三软复杂地质条件提高机械化采煤技术的研究分析

一、矿井概况

矿井自建设以来，受三软（顶板软、底板软、煤层软）煤层地质条件影响，回采巷道底臌变形严重，严重影响工作面的正常推进，成为影响矿井快速发展、高效生产的主要问题。

二、回采前期准备

1、超前探放水

影响清水营煤矿二煤开采的含水层有第四系孔隙潜水含水层，针对这种特殊情况，我✘们在工作面回采前就实施了超前疏放水钻孔，形成了人为导水通道，在顶板采动裂隙中或砂岩含水层中截住水源，使顶板水从疏水钻孔中流出，经拦截水沟导入临时水仓排出工作面，从而达到顶板水治理的目的。我矿从2010年10月投产至今，虽然涌水量大，由于超前探放水工作措施得当、♒实施有效，从而有效的防止了水害对回采工作面造成的不利影响，从无一例水害事故发生。

2、巷道整修

在工作面安装之前，根据工作面大型设备的尺寸对运输线路进行一次模拟实验，对不满足的运输条件的环节进行全面整修，排除因地质条件和巷道断面的尺寸对工作面安装造成的影响。

3、快速安装工艺

清水营煤矿110105工作面风机两巷平均长达3000米，由于三软条件的影响，巷道变形快，特别是底鼓严重，光巷道整修就制约了工作面的安装建成。针对这一特殊情况，我矿在工作面风巷巷道น顶部安装了单轨吊运输设备。工作面支架及日常维护材料等通过单轨吊运输，实现了快速安装，减少了工人的劳动强度，提高了工效，缩短了安装工期，达到了安全、快速、优质、低耗的目的。

三、特殊支护工作

针对三软复杂地质条件围岩强度低，煤体及顶、底板围岩松散破碎，自承能力差，自稳时间极短；围岩具有高饱和吸水性、强烈的膨胀性和流变性；围岩抗干扰性弱等特点，我们借鉴了架棚支护的原理，设计时在顶板加装锚杆固定的刚性梁。对巷道进行了锚、网、喷+锚梁+注浆联合支护方式的试验：在顶板软弱破碎段顺槽支护时增加了锚梁支护。试验结果证明，这种联合支护取得了较好的效果。

四、回采设备运转控制

我矿110105工作面倾角大，最小坡度达25度，最大坡度达28度，设备将沿倾斜方向产生下滑力，设备有下滑、倾到的趋势，操作不当，支架必然产生下滑和摆尾，支架的推移千斤顶与工作面输送机不垂直，拉架时支架在自重力与拉架力作用下必然产生倾斜，发生挤架、咬架，架间空隙不均，顶煤冒漏，挤坏侧护板，为此工艺操作上采取了如下技术措施：

1、从采放工艺上，回采初期坚持三个由下往上的作业制度防止支架与设备下滑，即由下往上单向装煤的割煤方式；由下往上顺序擦顶带压移架；

2、由下往上顺序推移输送机，并且移机头后立即打好机头撑子和压车柱；工作面伪斜角按7度布置，回采中根据设备滑动状况，及时调整工作面回采方向。实践证明，工作面机头超前机尾8一lo m，伪斜角控制在5～7度，能有效地防止设备下滑；

3、工作面倾角较大时，利用支架设计中的顶梁和底座后部的防倒防滑千斤顶，收到了好的效果；采用单体液压支柱辅助支撑，进行调架和扶架，带压擦顶移架。

4、液压支架防倒防滑技术

（1）拉架时，先将移架千斤顶控制阀打开，再将支架适度降架卸载，保证支架擦顶前移时立柱实际残余支撑力满足支架不下❥滑倾倒的要求，并一次快速移架到位。

（2）提高工作面生产管理水平。及时维修损坏支架，用好防倒防滑装置，保证支护有效；保持良好的移架顺序，坚持拉线移架，保证工作面三直一平。

（3）发现支架有轻微倾斜时，采用侧护板进行调整；支架倾倒严重时，采用木支柱单体柱进行调整。

（4）严格控制采高，适当加快推进速度。控制采高也就是控制支架高度，超高开采不仅降低支架的横向稳定性，同时亦造成移架、推溜困难。故在不降低工作面回采率的前提下，严格控制采高，提高支架稳定性，防止支架间的挤、咬现象。加快工作面推进速度可减轻直接顶断块对支架的作用，提高支架横向稳定性。

（5）工作面回采过程中，对支架工作状态进行监测，分析支架初撑力及受力状况，发现问题及时进行调整，保证支架在降架、移架、升架过程中稳定可靠。

5、防止刮板输送机漂移措施

工作面仰斜开采时，容易出现刮板输送机漂移现象。刮板输送机漂移会导致采高降低，输送机局部被抬高，采煤机运行不稳定等不良后果。为此采取以下措施防止刮板输送机漂移：①及时清理刮板输送机机道内的浮煤。②采煤机沿底板割煤时，严格控制欠挖。③倾角超过l7移溜时，采用辅助支柱定位法，即将一根单体液压支柱上端顶在煤壁与顶板交界处，下端支在工作面刮板输送机靠近煤层一侧的底座上，然后再推移输送机。一方面输送机沿着移溜器推移方向移动；另一方面，辅助支柱对刮板输送机有一向下的作用力，在以上各力的作用下，可控制刮板输送机的漂移，同时还能防止采煤机向采空区方向的翻转。

五、偏帮处理

受三软复杂地质条件影响，当工作面正常开采后，煤壁原有的应力平衡态收到了一定程度上的破坏，水平应力迅速减小，由于正常回采后采引起的支承压力作用，垂直应力迅速增大，使煤体产生新的节理、裂隙，即开采引起的次生裂隙发育，使煤壁处于不稳定状态。随着老顶周期性断裂来压，煤壁会在节理裂隙最发育的地方先受到破坏，当支承压力达到一定值后，煤体会加剧破坏，从而造成煤壁片帮。针✎对以上情况制定了有效的防治煤壁片帮措施：

（1）割煤前保持支架为超前架状态，及时将护帮板打至护帮位置，且保持护帮板完好，若有损坏及时更换。考虑到仰斜开采的特点，采用端头斜切进刀，及时移架以减少顶板和煤壁空顶空帮时间，防止煤壁片帮引发机道冒顶。

（2）当工作面发生片帮时，及时打戗柱来增强煤体强度，防止因煤壁片帮扩大，而导致事故。

（3）工作面通过煤岩破碎带或基本顶来压时，煤壁会成大块状片落，此时采用聚氨酯加木锚杆技术对煤壁进行超前加固。

结论：

由于受三软复杂地质条件的影响，导致采掘不平衡，接续紧张，严重制约了矿井产能的释放和安全管理。通过对三软地层的研究分析，加强了回采管理及制定针对性的有效措施，提高了管理水平、加强劳动组织等各种因素，有效的提高了工作面回采的效率和安全系数。