“三软”分叉合并煤层综采连续推进技术研究
张世泰
（淮北矿业集团公司生产管理部；安徽淮北 235000）
摘 要：在“三软”分叉合并煤层及断层发育等地质条件下，以淮北矿业许疃煤矿71210工作面为研究对象，从提高煤炭资源的采出率、减少煤炭资源的浪费和减缓煤炭资源的枯竭等角度出发，研究分析、合理选择分叉合并煤层开采方法，为类似地质条件下的煤层开采积累、奠定技术经验和基础。
关键词：“三软”；分叉合并煤层；综采；连续推进
1 前言
许疃煤矿是淮北矿业集团年产300万t的矿井，在矿区生产发展中具有举足轻重地位，矿井地质条件复杂，断层多，煤层软，厚度变化大，瓦斯含量高。主采的7#煤层赋存多呈分叉合并状态，其中71煤层厚0～3.46m，平均1.69m，72煤层厚0～7.82m，平均2.74m，长期以来，许疃煤矿采用布置两个普通综采工作面和一个炮采工作面的开采布局，不仅矿井巷道布置复杂，管理困难，而且不利于瓦斯的管理和煤层自燃的防治。
2 工作面概况
71210工作面位于82下采区右翼第一阶段，71煤层属于二迭系下统下石盒子组，与下伏72煤层呈分叉合并关系，总趋势为两头合并、中间分叉，层间距在0～12.75m之间，平均7.66m，可采走向长约1100m，倾斜长约157m。71煤厚0.8～3.4m，均厚1.82m，赋存较稳定；分叉段下分层72煤均厚3.71m，合并层均厚5.58m。
直接顶为深灰色块状泥岩，厚度为0.7～11.38m，平均3.66m；老顶为灰色块状细粉砂岩，厚度为3.25～7.9m，平均为5.58m；直接底为深灰色块状泥岩，厚度为0.7～3.21m，平均2m；老底为灰色块状细砂岩，厚度为0～7.81m，平均3.91m。顶底板软、煤层软，属于“三软”煤层。
3 开采方法的提出
3.1常规开采方法
分叉合并煤层的常规开采方法有两种：一是分层分采，即分层区与合并区煤层都分为两层，采用两套综采设备，布置2个工作面回采；二是分段分采，如图1所示，将分叉合并煤层按照分叉区与合并区分成3段，布置4个工作面回采。
分层分采的优点是采出率高、地
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覆岩下沉缓慢；缺点是巷道掘进率高、支护和维护费用高、工作面产量相对较低、生产管理复杂。许疃煤矿煤层赋存条件复杂，采掘接替紧张，对工作面单产的要求较高，因此，分层分采不是分叉合并煤层高效开采的首选。
分段分采是沿71、72煤层走向，将工作面分为3段，布置4个工作面进行回采，工作面生产系统相对复杂，且相邻工作面停采线和切眼之间都要留设15m至20m距离的保护煤柱，煤炭损失大。此方法在矿井局部出现分叉合并煤层时，有其优势，但对于许疃煤矿大范围的分叉合并煤层，应用该方法回采难以实现矿井的安全高效生产。
分层分采和分段分采是国内分叉合并煤层的常用开采方法，其具有初期设备投入少的优点，但存在生产效率低、采出率低、下分层顶板管理困难等问题。对于分叉合并煤层，其安全高效生产的途径有两个，一是减小工作面数目，提高工作面单产；二是进一步提高煤炭资源回收率。以此为出发点，在适宜条件下，提出分层合并煤层综采连续推进的开采方法，即分叉区上分层普通综采，合并区煤层与分叉区煤层下分层使用同一套设备，连续推进，对解决分层分采开采方式存在的不足，提高煤层采出率和生产效益有利。
3.2综采连续推进开采方法
3.2.1开采方法
分层合并煤层综采连续推进方法的工艺流程为：先采分叉区上分层，再采合并区与分叉区下分层的开采方法。
此开采工艺实质是实现合并区与分叉区下分层的连续推进，实现减小工作面数目与提高煤炭回收率的有机统一。其中分叉区上分层平均煤厚1.82m，为普通综采方法，是成熟的开采方法，这里不做进一步论述；而实现合并煤层与分叉区下分层连续推进的开采方法有两种：一是综放开采，即使用同一套综放开采设备，合并区放顶煤开采，分叉区下分层只综采不放顶煤；二是大采高综采，即使用同一套大采高综采设备，合并区大采高综采，经分叉合并过渡区，支架降低，进入到分叉区下分层进行开采，然后支架升高进入到合并区，实现分叉合并煤层的连续推进。根据淮北矿区厚煤层以往开采技术，多采用综采放顶煤技术，工作面回采率徘徊在82%～86%左右，相对较低，有进一步提高的空间。
许疃煤矿7219工作面采用大采高一次采全高综采工艺，采用最大采高为6.3m的液压支架，大大提高了回采率。根据7219大采高工作面回采率进行了现场统计得出，“三软”合并层大采高工作面回采率为95.86%，比同类地质条件采用放顶煤开采回采率提高10%-14%，大幅度提高了工作面回采率，大大减少了煤炭资源浪费，取到良好的经济效益。为此，合并区“三软”厚煤层采用大采高一次采全高工艺，能显著提高煤炭资源的回采率。
综上分析，许疃煤矿采用分层区上分层普通综采，合并区与分层区下分层采用同一套大采高综采设备进行回采的连续推进
方案
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对提高采出率和开采效益有利。该方法与分层分采相比，简化了生产工序，降低了生产成本，提高了工作面单产，缓解了采掘接替紧张关系；与分段分层相比，减小了工作面数目，有效减少开切眼、巷道等采掘工程量，减少工作面设备搬迁次数及费用，降低煤炭生产成本，简化了工作面生产系统，提高了煤层回收率与工作面单产。
3.2.2上分层开切眼与收作线位置
研究分析采动支承压力在底板中的传播规律、分叉区上下煤层工作面开采的裂隙场分布规律表明，分叉区上煤层工作面开采的最大底板破坏深度为7.6m，上分层工作面开切眼与收作线位置宜选在与下煤层顶板厚度大于1.5m处，距离分叉合并线10m以上远的地方。
3.2.3“三机配套”
结合7219“三软”大采高工作面设备选型特点，71210工作面的主要设备配置见表1
表1 工作面主要设备配套
设备名称
型号
pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床
数量
液压支架
ZY11000/28/63
96
采煤机
MG750/1815-WD
1台
运输机
SGZ1000/1400
1台
转载机
SZZ830/315
1台
皮带机
DSJ 100/100/2*125
1部
泵 站
BMR-500/31.5
2台
破碎机
LPS-1500
1台
4 结论
本文依据许疃煤矿71212工作面开采技术条件，针对“三软”分叉合并煤层分层分采与分段分采巷道布置系统复杂、搬家次数多、采出率低、生产成本高的缺点，对比分析、
总结
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提出了分叉合并煤层综采连续推进的方法，有效提高了煤炭采出率和生产效益。
“三软”分叉合并煤层综采连续推进技术在许疃煤矿的成功实施，将实现煤炭采出率提高12%，含矸率降低6.7%，人员工效提高1.17倍的效果，直接经济效益提高1.1亿元，经济社会效益显著。
作者简介：张世泰（1980-），男，山东高密人，工程师，现在淮北矿业集团生产管理部从事采煤技术管理工作。
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