大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法

多年來淮南煤礦積極在采煤工作麵推廣應用新技術、新工藝、新設備和新材料，不斷實踐、存優淘劣、挖潛創新、鞏固提高，逐步形成了一整套獨具特色的采煤工作麵安全高效開采技術。本文著重介紹大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法。

1概況

1993年淮南煤礦首次在原潘二礦1321（3）工作麵，采用DZ-28型單體液壓支柱開采 3.0m 左右煤層，但在實際生產過程中，由於存在著單體液壓支柱重量大，工人升、回柱時操作困難，因而該技術未能得以在大範圍內推廣應用。受此啟發，淮南煤礦相關礦井如謝一、新莊孜等礦，為了最大限度地提高采煤工作麵單產，改用DZ-25型或DZ-22型單體液壓支柱，采取人工挖底的反采工藝，將采煤工作麵采空區側的底煤攉到工作麵鏈板機或搪瓷（塑料）溜槽內，實現普通單體液壓支柱一次性開采 3.0m 左右煤層。1998年，淮南煤礦從鄭煤集團引進了π型鋼梁放頂煤技術，首先在原李二礦 -500m 東3采區西翼C₁₃槽煤層工作麵，采用礦用11號工字鋼配合單體液壓支柱進行放頂煤開采試驗研究，由此引發了淮南煤礦采煤方法與工藝的第四次改革。在推廣應用π型鋼梁放頂煤時，經過認真的研究03manbetx ，提出了簡易支架放頂煤安全高效開采的約束條件之一，即采煤工作麵頂板組合結構Ⅱ級2類以下。如此強製性的規定，致使有些厚及中厚煤層塊段不能采用放頂煤回采。為了實現此類工作麵安全高效開采，緩解礦井接替緊張的局麵，徹底淘汰萬噸掘進率高的分層采煤法，淮南煤礦對原人工挖底的反采技術進行了優化和改革，於1999年創新出采用普通單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法，此法與簡易支架放頂煤采煤法構成了厚及中厚煤層一次采全高的采煤方法，為我國中厚煤層的開采開辟了一條新路。

2大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法

2.1 大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤過程

該方法是利用礦山壓力的作用，通過增大控頂距以及調整工作麵的循環作業工序等手段，使工作麵控頂區內靠采空區側的單體液壓支柱能夠均勻鑽底下沉，經現場作業人員反複臥底清理達到規定的采高，其基本支架主要是采用DZ-25型或DZ-28型單體液壓支柱配合HDJA-1000型或HDJA-1200型金屬鉸接頂梁等，工作麵上、下區段平巷及開切眼均沿煤層頂板掘進，采煤時沿頂回采。

2.2 工作麵長度的確定

1995年以前，在確定工作麵長度時，淮南煤礦多從地質條件和生產需要的角度出發，主觀隨意性較大。為此於1995年開展了對采煤工作麵高產高效長度的研究工作，通過對影響麵長的地質、技術和經濟三要素的03manbetx ，結合自身的裝備能力和技術管理水平，參照國內先進局、礦的工程實例，以及綜合03manbetx 我國刮板運輸機製造生產廠家的實力及設備的性能，本著技術上可行，經濟上合理的原則，借助計算機進行優化03manbetx ，得出目前淮南煤礦大采高單體液壓支柱炮采工作麵長最佳區間值為：煤層傾角0~25°，常用麵長100~ 200m ，高產高效麵長 150m ；煤層傾角25~45°，常用麵長60~ 150m ，高產高效麵長 100m 。

2.3 回采工藝技術關鍵

2.3.1 控頂距

控頂距的大小對采煤工作麵礦山壓力的影響較大，通過改變控頂距，實現工作麵單體液壓支柱鑽底下沉，而控頂距的確定與工作麵圍岩岩性、煤層傾角和煤層硬度等有關。尤其是頂板的岩性和煤層傾角。不同開采技術條件的工作麵，其控頂距的大小是不一樣的，要具體問題具體分析。通常，臥底煤采煤法工作麵的控頂距，其設計應較同等條件的分層開采工作麵控頂距增大1~3排，一般選擇4~6排管理。

2.3.2 循環作業方式

通過改變循環作業方式，延長工作麵采煤與回柱工序間的時間間隔，使單體液壓支柱有足夠的鑽底時間。另外由於單體液壓支柱鑽底速度是有限的，隨著底煤的被壓縮，下鑽阻力將隨之增大，下沉趨於暫時的平衡狀態。通過采煤班作業人員少量的臥底煤工作，使底煤產生鬆動，打破了原有的平衡狀態，此時單體液壓支柱將再次鑽底下沉，通過多次的均勻臥底，使鑽底下沉量達到設計要求，然後經回柱班作業人員的大量臥底清理工作，實現3.0m左右煤層一次采全高。

2.4 適用條件

該采煤法一般適用於煤層傾角在30°以下，煤厚在2.5~3.5m之間的煤層；對工作麵頂板結構要求是在Ⅱ級2類以上。上述2條是回采某塊段能否進行大采高臥底煤安全高效開采的前提條件，是被淮南煤礦多年來的生產實踐所證實的，必須要堅持的重要原則。

3主要難點與應對措施

3.1 煤壁片幫

正常情況下片幫0.5m，最大達1.0m。需采取以下6條措施予以控製：

(1)在設計工作麵時應避開上覆煤層遺留煤柱對工作麵造成的集中壓力影響；工作麵推進方向上煤層節理應傾向煤壁，避免仰斜開采。

(2)采取偽俯斜推進，偽俯斜角度控製在5~10°範圍內。

(3)保持單體液壓支柱的初撐力不小於50kN，金屬鉸接頂梁上背半圓木或大板，並且每班設專職補液工進行多次注液。

(4)及時掛梁架棚，減少空頂時間。特殊情況下，可采取先掏窩掛梁，待管理好頂板後才準輕放炮，必要時不準放炮，采取其它作業方式。

(5)在煤壁區作業，先支護幫柱。利用π型鋼梁前端能緊緊接觸煤壁，強度大不易變形等特點，當端麵距超過 250mm 、頂板破碎或遇到地質構造時，每隔2~3個柱檔支設一組π型鋼梁，1梁2柱超前支護管理頂板。

(6)嚴格敲幫問頂製度，發現危岩、活矸或有片幫危險時，及時作相應地處理。

3.2支架不正

對於支架不正，通常采取以下幾個方麵的措施：

(1)工作麵拉線作業，保證煤壁平直，避免應力集中區。

(2)加強支架管理。工作麵支設單體液壓支柱時，保證其有向上3~5°的迎山角；嚴格工程規格質量，金屬鉸接頂梁必須鉸接到位，頂板不平整處必須襯平，不準出現“馬鞍棚”或“高射炮棚”；特種支架如木垛或液壓鐵垛以及順山挑棚等，其架設必須規範，不合格材料及時更換，木垛或液壓鐵垛的架設高度至少要達到 2.3m 以上，並在其四角分別打好防推站柱。

(3)加強臥底煤工作。為加大工作麵采高，采用多輪次臥底煤。當工作麵煤幫推進一排，基本支架架設齊全後，全工作麵臥一次底煤。木垛或液壓鐵垛拆裝前、後再各臥一次底煤。臥底煤前，並對所有的工作麵單體液壓支柱進行2次注液；臥底煤時單體液壓支柱不準失腳；發現有不正規支架、卸載失效的單體液壓支柱要立即整改與更換。

3.3 支架的防倒防滑

采高大，支架的穩定性差。采取如下5條措施：

(1)工作麵煤壁隨采隨支隨用編織帶把單體液壓支柱拴在金屬鉸接頂梁上，煤壁支設齊全後，再自上向下拴牢防倒繩，工作麵煤壁3排支柱保持拴好防倒繩，采空區側3排支柱用拉鉤式連接器分別從上端連接到下端，保證單體液壓支柱少變形甚至不變形。

(2)工作麵單體液壓支柱的柱腿漫塘材捆（棍）或大板，嚴防單體液壓支柱失腳。

(3)工作麵出現局部的片幫和支架歪倒、陷底、擠架等現象，應及時調整和加強。

(4)嚴格工程規格質量，防止采高超限，嚴禁支架超高回采，尤其是初采期間以及遇地質構造帶、頂板破碎區等特殊地段，采高嚴格控製在 2.0m 。

(5)周期來壓期間，盡量少臥底煤，適時增加順山抗棚和切頂支柱，工作麵基本支柱實行穿鞋管理。

4結束語

2000年度，謝一礦采煤2隊，采用DZ-25型單體液壓支柱配合HDJA-1000型金屬鉸接頂梁，一次性開采均厚為 2.7m 的煤層，創下了單麵年產53萬t的全國炮采領先水平。2004年度，淮南礦業集團共有4個炮采隊采用大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法，全年安全出煤179萬t。其中：最高單麵年產54萬t，最高月產達51314t，取得了巨大的經濟效益。淮南煤礦6年來的生產實踐表明：該采煤方法工藝流程簡單、技術可行、安全可靠、技術經濟指標先進。缺點是工序較複雜，工人勞動強度較大，但從提高單產和煤炭資源采出率角度出發，該法仍不失為一種有效的采煤方法，具有一定的推廣價值和應用前景，其必將為煤炭生產帶來較大的經濟效益和社會效益。