摘要：白芨沟煤矿主要开采优质无烟煤，无烟煤属于国家稀缺煤种。由于其储量低，且不可使用其他煤种替代等因素，国家规定需有效保护我国稀缺性煤炭资源，提高稀缺煤种的回采率。本文主要就白芨沟煤矿特厚煤层综合机械化分层开采工艺的应用情况，从采煤工艺、顶板管理、瓦斯治理、火灾防治等方面进行分析，经白芨沟煤矿实践应用，技术较成熟，能为国内高瓦斯矿井特厚煤层分层开采提供可靠的理论基础和实践经验。
关键词：特厚煤层；综合机械化；分层开采；顶板管理；瓦斯治理；火灾防治
1.概况
白芨沟煤矿位于宁夏石嘴山市境内，汝箕沟矿区北部。井田南北走向长约6.3km，两翼宽约1.78km，面积约11.27km2，生产能力160万吨/年，为高瓦斯矿井。煤层自然倾向性为不易自然，煤层自然发火期为273天，煤尘爆炸指数9.41%-9.52%、无爆炸性。矿井最大涌水量0.1m3/min，正常涌水量为0.05 m3/min。主采煤层平均厚度20.6m，煤质为低灰、低硫、低磷、高发热量、高机械强度、高比电阻、高块煤率、高化学活性、高精煤产率的优质无烟煤。目前回采工作面为0102402综采工作面。0102402综采工作面布置在白芨沟南翼采区二3层煤的第六阶段，二3层煤平均厚度为12.6m，煤质坚硬，本着安全可靠、高产高效、经济合理的原则，0102402工作面采用综合机械化分层开采，采空区采用全部垮落法处理。
2.回采方法
采用走向长壁、倾斜分层、金属网假顶、下行全部垮落综合机械化采煤方法。
3.白芨沟煤矿分层开采工艺
3.1 采用综合机械化采煤工艺，主要包括：落煤、装煤、运煤、支护及采空区处理五道工序，现叙述如下：
（1）落煤：使用MG650/1620-WD型双滚筒电牵引采煤机完成落煤，截深为800mm。
（2）装煤：利用采煤机螺旋滚筒配合刮板输送机铲煤板装煤。
（3）运煤：工作面利用刮板输送机，机巷利用转载机、胶带输送机联合运输。
（4）支护：一组ZPT18000/23/38型端头支架，145架ZZP7200/20/40D型基本支架，2架ZZGZ7200/20/40D型过渡支架（机头、机尾各1架），6架ZZG7200/20/40D型排头支架（机头、机尾各3架）。
（5）采空区的处理方法：全部垮落法。
3.2 割煤方式：本工作面采用单向割煤、往返一刀（即下行割煤、上行返机扫浮煤），每刀截深800mm。
3.2.1 进刀方式
本工作面采用上端部斜切进刀，自开缺口一次采设计采高，截深0.8m。自开缺口顺序为：先将刮板输送机机尾30m范围内刮板输送机推出（刮板输送机弯曲段不小于15m），采煤机上行割煤。斜切进刀时，左滚筒割顶煤，右滚筒割底煤，左滚筒与回顺割通后，下行正常割煤，下行割煤时右滚筒割顶煤，左滚筒割底煤。
3.2.2 切割方式：采煤机下行割煤，右滚筒割顶煤左滚筒割底煤；割透工作面下口煤帮后采煤机上行返机，右滚筒降下将采煤机机身部底煤割尽后与左滚筒同时清理浮煤，滞后采煤机15m开始从下向上推移刮板输送机；上行至工作面上口后采煤机下行进入刮板输送机弯曲段斜切进刀，右滚筒升起割顶煤左滚筒割底煤；行至刮板输送机直线段20m后，将刮板输送机机尾推向煤壁采煤机上行割三角煤，采煤机左滚筒升起割顶煤右滚筒降下割底煤；割透工作面上口煤壁后，采煤机左滚筒降下割底煤右滚筒升起割顶煤，采煤机下行割煤开始下一循环。
3.3顶板管理
3.3.1正常回采期间顶板管理
（一）首分层回采期间，铺联双层金属网，作为下部分层回采时的金属网假顶，由于金属网容易锈蚀，所以在第二分层回采期间再次铺联双层金属网，剩余分层回采期间只需在顶网破损位置网。
（二）使用液压支架支护工作面顶板。
3.3.2特殊回采时期的顶板管理
（1）周期来压及停采前的顶板管理
①因010202区段采用分层开采，0102402综采工作面为010202区段第四分层，沿金属网假顶进行开采，周期来压对工作面支护影响较小，但开采时仍需做好补联顶板来压的预测预报工作。
②工作面支架、单体液压支柱初撑力必须达到要求，减少顶板下沉量，预防冒顶。
③工作面停采时另行编制专项安全技术措施，加强工作面顶板管理。
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（2）工作面顶板破碎时顶板管理
①为了防止顶板冒落、控制煤壁片帮，在满足采高要求的情况下，应及时拉超前架维护顶板。
②移架时尽可能采取间隔移架或擦顶移架。
③支架初撑力必须达到要求，预防冒顶。
④利用煤层注水仰角钻孔对顶板进行高压注水，形成更加稳定的再生顶板，加强顶板管理。
3.4瓦斯治理
（1）在+1665回风巷内向工作面施工穿层钻孔，可在区段回采前2～3年提前抽放工作面瓦斯。
（2）回风顺槽掘进后，在顺槽内施工顺层钻孔和长距离定向水平钻孔提前抽放煤壁内瓦斯。
（3）在回风顺槽内埋设瓦斯抽放管路，随着工作面的回采，利用瓦斯抽放管路抽排采空区内的瓦斯。
（4）首分层回采前，在煤柱内部施工与回风顺槽平行的瓦斯治理巷，瓦斯治理巷与回风顺槽之间每隔50m布置一处联络巷，通过联络巷抽排采空区内瓦斯。
3.5内因火灾防治
工作面主要采取注氮、注浆、地表裂隙回填等综合防灭火措施。
3.5.1注氮防灭火
（1）本煤层采空区注氮
①根据0102402工作面实际情况，当采空区出现一氧化碳或温度升高时，采用拖管注氮的方法向0102402工作面采空区进行注氮。
②具体做法是在下隅角敷设30mφ108mm的地质钻杆，并将地质钻杆与支架连接，确保在支架移动时，地质钻杆随支架的移动进行移动，采用随采随注的方法进行注氮，根据采空区内氧气浓度以及CO等标志性气体参数，进一步确定注氮时间和注氮量。
③防灭火注氮地点选择在进风侧，利用前期铺设的地质钻杆向采空区注氮，其出口应具有不低于0.2MPa注氮压力的能力。
④根据采空区气体情况，在1665回风巷向0102402工作面采空区补打措施孔，利用1665回风巷铺设的注氮管路向0102402工作面采空区注氮。
（2）周边采空区注氮
在1665回风巷铺设注氮管路，根据邻近采空区内气体情况，若采空区内出现CO，则立即利用现有探测孔向采空区内注氮，并在探测孔周边补打措施孔，措施孔前20m下套管，终孔位置在周边采空区内，加大对采空区注氮量。
3.5.2注浆防灭火
①根据0102402工作面实际情况，采用拖管注浆的方法向0102402工作面采空区进行注浆。具体做法是在0102402回顺上隅角敷设50mφ108mm的地质钻杆，并将地质钻杆与支架连接，确保在支架移动时，地质钻杆随支架的移动进行移动，采用随采随注的方法进行注浆，灌浆步距定为50m。回风一川至回风二川之间，可以利用已经钻好的大孔径钻孔向0102402工作面采空区进行注浆；回风二川以北采空区灌浆，利用回顺铺设的灌浆管路实施拖管灌浆。根据采空区内氧气浓度以及CO等标志性气体参数，进一步开展灌浆工作。
②1665回风巷铺设注浆管路，根据采空区气体组分变化情况向采空区注浆。
3.5.3地表裂隙灌浆
在0102402工作面运顺、回顺对应地表裂隙带附近，铺设地面灌浆管路，加强地表裂隙检查堵漏工作，每周组织人员进行检查一次，发现裂隙或漏风，及时向裂隙内灌浆封堵或回填黄土进行堵漏。
4.结束语
从提高无烟煤资源回采率，减少稀缺煤炭资源损失，有效治理特厚煤层瓦斯，防止采空区内遗煤自然等方面分析，综合机械化分层开采更适合于白芨沟煤矿。分层开采期间，采用铺联金属网、两巷架设工字钢金属支架等方法可有效控制顶板，同时分层开采有利于瓦斯治理及内因火灾防治。
参考文献：
[1]徐永圻 《煤矿开采学》 中国矿业大学出版社
[2]付开友 特厚煤层分层开采技术探讨 《地球》2015（4）
[3]翟德元 特厚煤层分层开采技术研究 《中国煤炭》2008（12）
[4]严贤红 倾斜特厚煤层开采设计实践 《采矿与安全工程学报》
论文作者:赵彦荣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：采空区论文; 工作面论文; 顶板论文; 滚筒论文; 煤层论文; 瓦斯论文; 支架论文; 《基层建设》2019年第17期论文;