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提高上限综采工作面回采实践

文档作者：任印超，臧恒断文档来源：皖北煤电集团任楼煤矿综采预备区		点击数：	更新时间： 2025年03月17日
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煤矿现代化 2010-r第6期 总第99期
1 概况
提高上限综采工作面回采实践
任印超，臧恒断
(皖北煤电集团任楼煤矿综采预备区安徽淮北235123 J
摘要提高综采工作面上限在老塘出水、工作面周期来压剧烈条件下，通过精确掌握周期来压步距，
合理安排回采循环，迎峰开采，实现工作面快速、安全回采。
关健词提高上限；老塘水；周期来压；迎峰开采
中图分类号：TD323 文献标志码：B 文章编号：1009—0797f2010)06—0013—02
任楼煤矿2008年度矿井原煤生产突破300万t，其主采
煤层7煤，平均倾角l7。。由于主采煤层上方覆盖290m左右
的厚松散含水层，特别是其底部3—24．4m左右的较稳定的砂
砾石第四含水层，直接覆盖在可采煤层露头之上，对煤系地层
直接渗透补给，给浅部煤层的安全开采构成了极大威胁。为确
保矿井安全生产，原设计留设了80m～100 m的防水煤岩柱，
压煤1000余万吨。为提高煤炭资源回收率，任楼矿与科研院
校一起对任楼矿缩小防水煤柱进行工程试验研究，现已安全
地回采了原防水煤柱压煤130余万吨。中四采区的回采上限
由原设计的一350m水平上提至一300m水平，目前正在收作的
7240工作面就是中四采区南部跨采区(中二采区)布置的提高
上限回采工作面，该面走向长1630—1640m，平均1635m；倾斜
宽75m，回采上限一300m；地质储量40I4万t；下伏82煤局部
已回采。具体见下图：
48．76m(南部)、42．96m(北部)。根据《任楼煤矿缩小防水煤柱
试验研究报告》提出的采裂比和淮北地区两带高度经验公式
计算导水裂隙带高度分别为39和38．5m (按平均煤厚2．49m
计算)，取最大值39m，可知本面导水裂隙带发育高度距“四
含”底界最小垂距分别为9．76m(南部)、3．96m(北部)，因此
7240工作面防水煤柱最小留设42．96m是安全可靠的。如回采
冒落裂隙导通“四含”含水层，四含水最大越流补给水量可大
120m3／h。
2．2．2 顶板砂岩裂隙水及老顶离层水
本面煤系地层砂岩裂隙水不丰富。一般以静储量为主，易
于疏干。由于工作面下分层8：煤已部分回采，7 煤老顶局部存
在离层现象，赋存有一定积水，预计局部段存在一定的老顶离
层水。
2．2．3 灰岩水
在7240工作面东侧(即下侧)平距本工作面最小平距
100m处发育已治理的7222导水陷落柱，说明该区域岩溶及小
图1 上提％40综采工作面回采图
2 影响7240上提综采工作面回采的主要因素分析
2．1 地质构造影响
本工作面煤岩层呈近单斜构造，本工作面在掘进过程中，
共揭露十条断层(H=0．4—5m)及一处底鼓现象， 其中
F7240-3290。 50。-70。H=2．5m F7240—490。 70。～90。
H=0．5~5．0m、F7~l-0—5162~190。 50。一70。H=4．0m，对工作
面回采产生较大影响。
2．2 工作面水文地质因素影响
2．2．1 上覆新地层“四含”水
该面上覆“四含”厚度在0．1～8．0m之问，平均厚5．3m，单
位涌水量q=0．O0837L／s．m，为一弱含水层，补给水源不充足，以
静储量为主。7240工作面设计最小防水煤岩柱厚度分别为
51．06m(南部)、47．46m(北部)。根据风巷实际资料，本工作面
距“四含”底界最小垂距(即最小防水安全煤岩柱)分别为
构造发育，7 22陷落柱虽然封堵效果良好，
但不排除小构造导通灰岩水的可能。
2．3 工作面布置对回采的影响
7240工作面是跨采区布置，工作面部分
位于8 煤采空区之上。由于本工作面部分
位于8 煤采空区之上，并下邻7煤采空区，
因此顶底板岩性已受到较大程度的破坏，岩
石抗压强度下降，顶板差。另外本工作面倾
斜较短，仅75m，造成周期来压步距长，来压
显现剧烈。
3 7240工作面设备配置
7~0工作面设计走向长1630～1640m，倾向长75m。工作
面使用设备：ZZ4400／17／35支架，共51架；运输机SGZ764／2×
200；采煤机MG250／600一台；转载机SZZ764／160；破碎机
PLM一1000；皮带机SSJ一150，2部，90T，一部。
4 7240工作面回采实践
7240工作面于2007年11月开始回采，2009年2月回采
结束。回采初期，工作面压力不大，每小班推进4～6刀，最高
单进为8刀／班，随着回采的深入，工作面受8211工作面及
212集中轨道巷的影响，压力明显增大。当工作面回采至风巷
—55m、机巷j 一74m(即工作面推进50m±)时，从机巷采空
区老塘发生出水现象，初时水量2m3／h，水温27℃ ；工作面推进
70m±时，水量增大至50m3／h±；工作面推进90m±水量减小
至10m~／h±；工作面推进115m±；水量又增大至70m~／h±，水
· 13 ·
煤矿现代化 2010年第6期 总第99期
温26℃ ±，出水水质永久硬度为42～50德国度，分析为四含
水越流补给水，工作面 水走向长约220m。2009年1月，工作
面采至风巷 点、机巷j 一20m时，工作面机巷老塘又发生出
水现象，水量在4～50m3&amp;amp;，出水水质永久硬度为60～69德国
度，水质硬度与纯四含水硬度基本吻合，本次工作面出水走向
长约180m。
具体表现在：
(1)工作面两次出水水量均表现为随周期来压而增大规
律，出水量出现反复状态。
(2)工作倾斜长仅76m，工作面周期来压较强烈。
(3)工作面煤壁侧出现大面积偏帮、漏顶，顶板碎矸石顺
着支架前梁落下。
(4)液压支架压力大，支架下沉，安全阀卸载，立柱无行
程，支架被压死。局部高度不够，致使采煤机无法通过，压力表
显示最大压力在38 MPa以上。
(5)支架前梁部受压严重，支架前梁千斤顶部分开启。
7240工作面走向长、面短，地质条件复杂，属配采工作面，
工作面初采及第一次出水间，该面实行两班生产，一班检修。
回采时由于对工作面提高回采上限水文条件、地质条件、设备
状况认识不足，曾走过一定弯路，工作面周期来压期间，支架
下沉，安全阀卸载、支架被压死，生产非常被动。随着回采的进
行，对周期来压规律的认识逐步清晰，生产逐渐走向正常化，
工作面第二次出水期间，工作面平稳开采，没有出现支架压死
现象。具体做法如下：
4．1 掌握周期来压位置及来压步距
从工作面回采实际情况看，周期来压步距一般在23～
35m左右；当周期来压来临时，除工作面煤壁m现偏帮、掉顶
外，支架压力表上数值一般都在30 MPa以上(支架每5架安
装一块压力表)。
4．2 7240工作面实际回采过程中采取的措施
(1)加强矿压观测，为周期来压做充分准备。加强工作面
压力观测，要求每班分三次：接班时、班中及班末，检修班要每
隔2小时一次；发现压力超过30 MPa，要及时报告区队值班人
员及矿相关职能部门，采取预防周期来压的措施；乳化泵的工
作压力不低于30MPa，乳化液浓度不小于3％～5％；加强工作
面支架液压系统维护，杜绝管路漏液、跑液现象；对损坏的安
全阀、压力表要及时更换与修复；通过观测分析7240工作面
来压步距在23—28m。
(2)周期来压来临时，加强煤壁片帮和顶板管理。周期来
压时，采取以下方法管理顶板：①提高支架初撑力，增大工作
阻力；② 安全阀卸载时，及时补液，并辅助单体支护；③ 发现煤
壁片帮，掉顶或工作面大面积切断时，采取人工超前管理方法
管理顶板；④支架在移架时采取带压移架，严禁大起大落移
架；⑤严格移架质量，并将护帮板、伸缩梁等升到位；⑥发现支
架架型不正规时，必须采用单体等进行辅助调架，确保架型正
规有力；⑦ 在工作面推进25m时，若未来压前，采取在底板松
软的地段下底梁，底梁采用2．8m工字钢，每架两根，均匀布
置，沿倾向铺设；⑧顶板大面积切断、支架压死、工作面不够高
煤机过不去等情况时，采用卧底、挑顶等措施进行处理。
5 7240提高回采上限工作面取得的成功经验
(1)精确掌握周期来压步距。加强矿压观测，掌握周期来
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压步距。一般工作面的来压步距与工作面顶板岩性、工作面倾
斜长及开采循环等因素有关，所以一个工作面的周期来压步
距需系统、定时观测，才能取得科学数据。7240工作面通过大
量、系统观测较好地掌握了工作面的来压步距，为做好工作面
顶板及煤壁管理提供了技术依据。
(2)严格工程质量，迎峰开采、强势推进。加强工作面的
管理，注重工作面工程质量，杜绝液压元件“跑、冒、滴、漏”现
象的发生，确保支架前两立柱上线，运输机平、直、稳，使工作
面设备一直处于一种完好状态。当周期来压来临时抢时间、抓
进度，加快工作面的推进，在支架还没下沉前，快速推进，把周
期压力“甩”到老塘侧。2009年元月3日夜班(位置：j 点前
12．5m， 点前50m)，工作再次压力显现，工作面中部压力明
显，出现较大面积片帮掉顶，20架至35架安全阀开启。采用快
速推进，开动采煤机强行推进，煤机紧贴支架前梁通过。在推
进两刀后，压力消退，工作面片帮掉顶现象消失。避免了因周
期来压带来煤壁片帮、漏顶事故的发生，保证了该工作面正常
生产。
(3)加强水路管理。7240工作面在回采过程中，总共出现
两次大范围的老塘出水现象，水质均为四含越流补给水，受周
期来压的影响时大时小，在第一次工作面出水期间，因对老塘
水认识规律掌握不清，排水设备、管路(设计2寸的)不能满足
要求，造成机巷积水，巷道下沉严重，给工作面下出口管理带
来较大威胁。后来一方面通过掌握来压步距与出水量的关系，
提前分段做好水仓，另一方面把原排水管路更换为两路4寸
管路及增大排水设备的方法，较好地解决、治理了工作面老塘
出水。
(4)合理设计、布局减小地压影响。上提工作面一般在采
区生产后期设计布置，受提高高程的限制工作面面宽往往偏
小(倾斜宽多在lOOm以内)，工作面回时，周期来压步距长，矿
压显现剧烈，在地压比较大的矿井由为显著，给工作面顶底板
管理带来较大困难。
(5)提高综采设备能力。7240工作面使用设备为ZZ440／17／35
支架(于2004年购置投放使用)，周期来压时，经常发生安全
阀开启造成压架事故。所以提高工作面支架工作阻力，加强工
作面支撑强度，会明显减小周期来压对工作面顶底板及煤帮
的破坏，会大大提高丁作面回采效率。
总之，提高回采上限工作面遇到水、顶板事故较多，7240
工作面条件较为复杂，后期的成功回采，为类似条件的工作面
的回采，提供了宝贵的可借鉴经验。
参考文献
f1] 孙宝铮，刘吉昌．矿井开采设计【M】．徐州：中国矿业大学出
版社．1986．
【21 张幼蒂等．采矿系统工程【M]．徐州：中国矿业大学出版社，
2000．
作者简介
『11任印超(1982一)，男，安徽淮北市濉溪县人，205年毕业
于安徽理工大学计算机系，助理工程师，现在皖北煤电集团任
楼煤矿综采预备区从事综采设备安装、拆除、采煤技术工作。
l臧恒断(1981一)，男，安徽砀山县人，2005牟毕业于安徽理
工大学电气工程系，助理工程师，现在皖北煤电集团任楼煤矿
综采预备区从事综采设备安装、拆除、采煤技术工作。
(收稿日期：2010—7—17)

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