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大傾角高瓦斯沖擊地壓綜放面安全高效開采技術(shù)應(yīng)用

文檔作者：郭剛薛靖趙志強文檔來源：兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月25日
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煤礦現(xiàn)代化2017 年第6期總第141期
1 概況
兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦，年生產(chǎn)能力
150 萬t，布置一井一面開采，采煤方法為走向長壁后
退式綜采放頂煤，采放比1：1.05。礦井可采煤層3 層，
從上至下分別為4-5、7、9-15 號煤層， 平均總厚
40.19m?；夭擅簩臃€(wěn)定可采，結(jié)構(gòu)較簡單；頂板以粉砂
巖、泥巖為主；底板以泥巖、粉砂巖為主。煤種為長焰
煤。煤層瓦斯壓力0.5MPa,相對涌出量為7.75m3/t，絕
對涌出量為19m3/min，為高瓦斯礦井；煤層及其頂?shù)?
板均具有沖擊危險，埋深485m。
（4-5）04 綜放工作面設(shè)計走向長度2636m，傾斜
長度180m， 平均傾角23°， 平均煤厚6.15m， 儲量
303 萬t。液壓支架工作阻力7200kN， 采煤機功率
1020kW，安設(shè)前后部運輸機。
2 災(zāi)害防治技術(shù)應(yīng)用
2.1 瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)
采用以頂板高位鉆場布置走向鉆孔預(yù)抽裂隙帶
及冒落帶瓦斯為主，回風(fēng)隅角埋管抽放采空區(qū)瓦斯為
輔的綜合瓦斯治理方法。鉆場采取高負(fù)壓抽放，埋管
低負(fù)壓抽放。
2.1.1 高位鉆場抽放
高位鉆場布置在工作面軌道順槽回采側(cè)，間距為
70m，按45°上山掘進(jìn)至煤層頂板，見巖變平施工抽
放硐室，抽放硐室深度4m、寬度3.6m、高度2.6m。高
位鉆孔終孔位置布置在工作面上部煤層頂板上方
22～28m 冒落帶內(nèi)，能有效抽放瓦斯，鉆孔壓茬不小
于20m，如圖1 所示。
圖1 高位鉆孔平面示意圖
2.1.2 埋管抽放
上隅角預(yù)先安設(shè)埋管，抽放上隅角積聚瓦斯。軌
道順槽Φ426mm 抽放主管路與Φ219mm 抽放支管
連接，支管末端直接連接埋管，埋管垂直立于巷道，間
距為10m， 當(dāng)?shù)谝惶寺窆苓M(jìn)入采空區(qū)10m 時開始抽
放瓦斯， 當(dāng)?shù)谝惶寺窆苓M(jìn)入采空區(qū)20m 時斷開此趟
管路，第二趟埋管開始抽放瓦斯，依次不斷向前延接，
交替循環(huán)進(jìn)行抽放上隅角瓦斯。埋管管身呈篩孔狀，
采用過濾網(wǎng)保護(hù)，以防煤渣吸入，如圖2 所示。
大傾角高瓦斯沖擊地壓綜放面安全高效開采技術(shù)應(yīng)用
郭剛，薛靖，趙志強
（兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦， 新疆昌吉831114）
摘要本文主要介紹了大傾角多災(zāi)害綜采放頂煤工作面開采技術(shù)。在高瓦斯、沖擊地壓、大傾角等
地質(zhì)條件復(fù)雜情況下的綜放面，實現(xiàn)了安全高效開采，列舉了開采過程中主要災(zāi)害防治技術(shù)和回采工
藝，為類似地質(zhì)條件下井工安全高效開采提供了技術(shù)保障，技術(shù)經(jīng)驗適合推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞硫磺溝煤礦； 大傾角； 高瓦斯； 沖擊地壓；開采技術(shù)
中圖分類號：TD822 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-0797（2017）06-0012-03
Application of Safe and Efficient Mining Technology in Fully Mechanized Caving Face
with Large Inclined Angle and High Gas
Guo Gang , Xue Jing ， Zhao Zhiqiang
（Yankuang Xinjiang Mining Co., Ltd. Sulfur Ditch Coal Mine ， Xinjing Changji 831114）
Abstract: This paper mainly introduces the mining technology of fully mechanized top coal caving mining face with multi-hazard. The main
disaster prevention and control technology and the mining technology in the mining process are provided for the safe and efficient mining under
the condition of high gas, impact pressure and large inclination angle in the complex geological conditions. It is provided for the safe and efficient
mining of well under similar geological conditions Technical support, technical experience for the promotion and application.
Key words: Liuhuang Valley Mine ; Large Inclined Angle ; High Gassy ; Impact pressure ; Mining Technology
·12·
萬方數(shù)據(jù)
煤礦現(xiàn)代化2017年第6期總第141期
圖2 埋管抽放平面示意圖
2.2 沖擊地壓災(zāi)害防治技術(shù)
根據(jù)工作面開采條件和地質(zhì)條件的分析，回采前
確定可能誘發(fā)沖擊地壓的致災(zāi)因素，劃分沖擊危險區(qū)
域，編制工作面防沖安全評估和防沖治理方案，制定
專項防沖安全技術(shù)措施， 通過監(jiān)測預(yù)警和卸壓解危，
杜絕回采過程中沖擊地壓事故發(fā)生。
2.2.1 監(jiān)測預(yù)警技術(shù)
（1）鉆屑法監(jiān)測。鉆孔布置：在兩順槽超前工作面
煤壁40m 范圍兩幫進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測， 遇斷層等應(yīng)力
集中區(qū)域時，加大監(jiān)測范圍，鉆孔必須布置在煤層中。
沖擊危險的判定。鉆屑量超過臨界煤粉量，或
在鉆孔過程中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的的卡鉆，吸鉆及聲響等
動力效應(yīng)，則判定應(yīng)力集中，具備發(fā)生沖擊危險的條
件，須在原鉆孔附近施工驗證孔，距原鉆孔3m 施工
再施工1 個鉆孔，以檢驗原鉆孔煤粉量的可靠性。超
過指標(biāo)，必須卸壓解危。
（2）應(yīng)力在線監(jiān)測。監(jiān)測孔布置：采用KJ550 型
應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)對工作面進(jìn)行24h 監(jiān)測，礦調(diào)度室
視頻在線監(jiān)測。在順槽內(nèi)距工作面煤壁30m 開始布
置測點， 兩順槽各布置10 組， 共20 組。每組間距
25m， 每組布置2 個監(jiān)測孔， 淺孔深10m， 深孔深
14m，鉆孔方法同鉆屑法鉆孔，測點位置隨工作面回
采移動，保證監(jiān)測有效范圍超前煤壁不少于200m。
監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警臨界指標(biāo)。不發(fā)生沖擊地壓準(zhǔn)則：
所有測點均小于預(yù)警值；當(dāng)有1 組黃色預(yù)警，加過程
判斷，3 天內(nèi)無明顯增加；1 組紅色預(yù)警加過程判斷，1
天內(nèi)無明顯增加，變化小或下降，鉆屑量不超標(biāo)；發(fā)生
沖擊地壓準(zhǔn)則：2 組及以上紅色預(yù)警；2 組及以上黃色
預(yù)警加鉆屑量超標(biāo)或動壓明顯；1 組紅色預(yù)警加過程
判斷，1 天內(nèi)明顯增加且鉆屑量超標(biāo)或動壓明顯。
2.2.2 卸壓解危技術(shù)
（1）大孔徑卸壓。對劃分的沖擊危險區(qū)域超前工
作面煤壁200m 進(jìn)行卸壓解危，參數(shù)見表1、圖3。
表1 大孔徑卸壓鉆孔參數(shù)
圖3 大孔徑鉆孔平面布置圖
（2）爆破卸壓。爆破卸壓主要用于處理巷道底煤，
沿巷道走向進(jìn)行斷底。斷底采用一排爆破鉆孔，在巷
道右底角沿走向方向進(jìn)行斷底，孔間距5m，鉆孔角度
為-65°，爆破孔孔徑42mm，單孔裝藥量0.6kg，正向
起爆，孔內(nèi)并聯(lián)、孔外串聯(lián)連線，一次裝藥一次起爆。
爆破孔應(yīng)緊跟迎頭施工，滯后迎頭不大于5m。
2.2.3 解危效果檢驗
鉆屑法。再將同一位置解危后的煤粉量與解危前
的進(jìn)行比較，確定應(yīng)力降低的幅度，從而判斷解危效
果。如果卸壓后煤粉量沒有明顯下降或仍在臨界值以
上時，繼續(xù)卸壓，直至再次檢驗沖擊危險解除為止。
應(yīng)力監(jiān)測法。利用KJ550 沖擊地壓在線監(jiān)測系
統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷卸壓效果。如果卸壓后應(yīng)力值沒有明
顯下降或仍在臨界值以上時，繼續(xù)卸壓，直至再次檢
驗沖擊危險解除為止。
3 大傾角開采工藝技術(shù)
通過控制工作面設(shè)備上竄下滑、安設(shè)采煤機電纜
防滑拖移裝置、實現(xiàn)遠(yuǎn)距離供電供液系統(tǒng)、采取雙向
割煤等回采工藝技術(shù)，實現(xiàn)了工作面安全高效開采。
3.1 設(shè)備上竄下滑控制技術(shù)
工作面回采期間，“支架—圍巖” 系統(tǒng)的不穩(wěn)定
性，特別是形成的變形大及傾斜方向的動荷載，使工
作面設(shè)備容易上竄下滑、液壓支架歪倒。采取液壓支
架側(cè)護(hù)板分離控制，割煤進(jìn)刀方式、移架、推溜順序等
回采工藝的改進(jìn)， 能有效控制大傾角工作面上竄下
滑，從而提供單產(chǎn)水平。
3.1.1 液壓支架側(cè)護(hù)板分離控制技術(shù)
工作面生產(chǎn)前期調(diào)整液壓支架方向的方式主要
依靠單體支柱配合液壓支架的底調(diào)千斤頂，這種方式
只是將液壓支架整體上調(diào)，而不能改變液壓支架與運
施工
地點
鉆孔
位置
孔深
(m)
鉆孔
角度
(°)
與巷道
軸線夾角
(°)
距底板
高度
(m)
鉆孔
間距
(m)
鉆孔
直徑
（mm）
順槽
上幫15～20 21 90 1.3 ＜3 120～150
下幫15～20 -15 90 1.3 ＜3 120～150
·13·
萬方數(shù)據(jù)
煤礦現(xiàn)代化2017年第6 期總第141 期
輸機的角度，對設(shè)備的上竄下滑控制沒有實質(zhì)作用。
要改變液壓支架與運輸機的角度，必須在液壓支
架底座箱不動的前提下，使液壓支架以某一點作圓弧
運動。將液壓支架下側(cè)頂梁側(cè)推千斤頂和掩護(hù)架側(cè)推
千斤頂由原1 組操作手把控制，改為2 組操作手把分
別控制頂梁側(cè)推千斤頂和掩護(hù)架側(cè)推千斤頂，以實現(xiàn)
在移架過程中利用2 個側(cè)推千斤頂調(diào)整液壓支架的
形態(tài)，從而調(diào)整液壓支架與運輸機的夾角。
3.1.2 開采工藝控制技術(shù)
當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)上竄現(xiàn)象時，采用單向、自上
而下順序推移前部運輸機， 自下而上的順序割煤、拉
移支架；當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)下滑現(xiàn)象時，采用單向、自
下而上順序推移前部運輸機， 自上而下的順序割煤、
拉移支架。
3.2 采煤機電纜防滑拖移裝置控制技術(shù)
大傾角工作面采煤機割煤期間，電纜較長，自身
重力較大，其下滑力大于采煤機牽引力和與電纜槽的
摩擦力，使得電纜快速下滑，如何消除電纜產(chǎn)生的下
滑力，是解決下滑的主要問題。
圖4 采煤機電纜防滑拖移裝置工作示意圖
采煤機電纜防滑拖移裝置。采用一組動滑輪、三
組定滑輪和牽引鋼絲繩共同組成，依靠牽引鋼絲繩將
電纜防滑裝置和采煤機聯(lián)成一個整體（如圖4 所示）。
煤機電纜敷設(shè)至60 號液壓支架處， 采煤機上行或下
行割煤時，電纜始終保持3 層，采煤機上行至機尾時，
電纜完全展開，電纜防滑裝置實現(xiàn)全自動收放電纜功
能，成功解決電纜急速下滑問題。
用途及功能。有效遏制損壞采煤機電纜和傷人事
故的發(fā)生；每次割煤時減少看護(hù)電纜用工3 人；防止
采煤機進(jìn)兩端頭或回機時造成電纜來回打折對電纜
造成的損傷，延長電纜使用壽命；實現(xiàn)輔助清理電纜
槽內(nèi)大塊煤矸石，減輕勞動強度和減少用工；提高采
煤機割煤速度和效益。
3.3 遠(yuǎn)距離供電供液技術(shù)
綜放工作面?zhèn)鹘y(tǒng)的移動電站（泵站）布置方式采
取集中布置, 安裝在軌道順槽距切眼150m 左右處，
隨著工作面的回采推進(jìn)而超前拉移, 因巷道超前支護(hù)
斷面縮小不可避免地帶來拉移困難、耗費時間等諸多
問題，嚴(yán)重影響原煤生產(chǎn)。在距工作面切眼1300m 處
集中布置移動變電站和泵站，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離供電和供
液。減輕工人的勞動強度，減少拉移電站(泵站)帶來的
安全隱患，節(jié)約了時間，有效提高了生產(chǎn)效率。
3.4 雙向割煤技術(shù)工藝
將單向割煤調(diào)整為雙向割煤。割煤時單向順序移
架方式，在工作面往返一次可實現(xiàn)2 個循環(huán)。采煤機
采取上下端部斜切進(jìn)刀，斜切進(jìn)刀段長25m。
工藝方法。以下行割煤為例： 采煤機下行割煤
時，左滾筒割頂煤，右滾筒割底煤，液壓支架由上向下
跟機移架， 運輸機滯后采煤機15m 由上向下進(jìn)行推
移， 采煤機行至工作面運輸機機頭割通三角煤后；將
右滾筒升起割頂煤，左滾筒降下割底煤，上行至工作
面運輸機直線段后將采煤機下部運輸機推直，左滾筒
升起割頂煤，右滾筒降下割底煤，液壓支架跟機移架，
采煤機下行割通煤壁； 采煤機右滾筒升起割頂煤，左
滾筒降下割底煤。
4 結(jié)論
硫磺溝煤礦形成了多災(zāi)害、大傾角煤層綜放開采
集成技術(shù)，推動了大傾角多災(zāi)害綜放工作面采煤方法
的革新，提高了礦井的機械化開采程度，保障了工作
面安全高產(chǎn)高效回采，起到了減人提效的作用，大大
地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，為類似地質(zhì)條件的煤礦安全
高效生產(chǎn)創(chuàng)出一條新路， 有著重要的現(xiàn)實及長遠(yuǎn)意
義，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1] 山東中煤物探測量總公司. 兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺
溝煤礦區(qū)三井田三維地震勘探報告.2011.
[2] 兗礦東華建設(shè)有限公司.兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤
礦礦井水文地質(zhì)類型劃分報告.2014.
[3] 安徽徽州地質(zhì)安全研究股份有限公司.兗礦新疆礦業(yè)有限
公司硫磺溝煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報告.2017.
作者簡介：
郭剛（1967-），湖北黃岡人，2000 年畢業(yè)于新疆工業(yè)高
等?？茖W(xué)校，采礦工程專業(yè)，采礦工程師職稱。在兗礦新疆
礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦從事井工開采技術(shù)管理工作，研究
方向巨厚煤層高瓦斯沖擊地壓水文地質(zhì)類型復(fù)雜型礦井高
產(chǎn)高效開采技術(shù)研究。
（收稿日期：2017-5-15）

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