多年來(lái)淮南煤礦積極在采煤工作面推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，不斷實(shí)踐、存優(yōu)淘劣、挖潛創(chuàng)新、鞏固提高，逐步形成了一整套獨(dú)具特色的采煤工作面安全高效開(kāi)采技術(shù)。本文著重介紹大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法。

1?概況

1993年淮南煤礦首次在原潘二礦1321（3）工作面，采用DZ-28型單體液壓支柱開(kāi)采3.0m左右煤層，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于存在著單體液壓支柱重量大，工人升、回柱時(shí)操作困難，因而該技術(shù)未能得以在大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。受此啟發(fā)，淮南煤礦相關(guān)礦井如謝一、新莊孜等礦，為了最大限度地提高采煤工作面單產(chǎn)，改用DZ-25型或DZ-22型單體液壓支柱，采取人工挖底的反采工藝，將采煤工作面采空區(qū)側(cè)的底煤攉到工作面鏈板機(jī)或搪瓷（塑料）溜槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)普通單體液壓支柱一次性開(kāi)采3.0m左右煤層。1998年，淮南煤礦從鄭煤集團(tuán)引進(jìn)了π型鋼梁放頂煤技術(shù)，首先在原李二礦-500m東3采區(qū)西翼C13槽煤層工作面，采用礦用11號(hào)工字鋼配合單體液壓支柱進(jìn)行放頂煤開(kāi)采試驗(yàn)研究，由此引發(fā)了淮南煤礦采煤方法與工藝的第四次改革。在推廣應(yīng)用π型鋼梁放頂煤時(shí)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究分析，提出了簡(jiǎn)易支架放頂煤安全高效開(kāi)采的約束條件之一，即采煤工作面頂板組合結(jié)構(gòu)Ⅱ級(jí)2類以下。如此強(qiáng)制性的規(guī)定，致使有些厚及中厚煤層塊段不能采用放頂煤回采。為了實(shí)現(xiàn)此類工作面安全高效開(kāi)采，緩解礦井接替緊張的局面，徹底淘汰萬(wàn)噸掘進(jìn)率高的分層采煤法，淮南煤礦對(duì)原人工挖底的反采技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化和改革，于1999年創(chuàng)新出采用普通單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法，此法與簡(jiǎn)易支架放頂煤采煤法構(gòu)成了厚及中厚煤層一次采全高的采煤方法，為我國(guó)中厚煤層的開(kāi)采開(kāi)辟了一條新路。

2?大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法

2.1 大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤過(guò)程

該方法是利用礦山壓力的作用，通過(guò)增大控頂距以及調(diào)整工作面的循環(huán)作業(yè)工序等手段，使工作面控頂區(qū)內(nèi)靠采空區(qū)側(cè)的單體液壓支柱能夠均勻鉆底下沉，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員反復(fù)臥底清理達(dá)到規(guī)定的采高，其基本支架主要是采用DZ-25型或DZ-28型單體液壓支柱配合HDJA-1000型或HDJA-1200型金屬鉸接頂梁等，工作面上、下區(qū)段平巷及開(kāi)切眼均沿煤層頂板掘進(jìn)，采煤時(shí)沿頂回采。

2.2 工作面長(zhǎng)度的確定

1995年以前，在確定工作面長(zhǎng)度時(shí)，淮南煤礦多從地質(zhì)條件和生產(chǎn)需要的角度出發(fā)，主觀隨意性較大。為此于1995年開(kāi)展了對(duì)采煤工作面高產(chǎn)高效長(zhǎng)度的研究工作，通過(guò)對(duì)影響面長(zhǎng)的地質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)三要素的分析，結(jié)合自身的裝備能力和技術(shù)管理水平，參照國(guó)內(nèi)先進(jìn)局、礦的工程實(shí)例，以及綜合分析我國(guó)刮板運(yùn)輸機(jī)制造生產(chǎn)廠家的實(shí)力及設(shè)備的性能，本著技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的原則，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化分析，得出目前淮南煤礦大采高單體液壓支柱炮采工作面長(zhǎng)最佳區(qū)間值為：煤層傾角0~25°，常用面長(zhǎng)100~200m，高產(chǎn)高效面長(zhǎng)150m；煤層傾角25~45°，常用面長(zhǎng)60~150m，高產(chǎn)高效面長(zhǎng)100m。

2.3 回采工藝技術(shù)關(guān)鍵

2.3.1?控頂距

控頂距的大小對(duì)采煤工作面礦山壓力的影響較大，通過(guò)改變控頂距，實(shí)現(xiàn)工作面單體液壓支柱鉆底下沉，而控頂距的確定與工作面圍巖巖性、煤層傾角和煤層硬度等有關(guān)。尤其是頂板的巖性和煤層傾角。不同開(kāi)采技術(shù)條件的工作面，其控頂距的大小是不一樣的，要具體問(wèn)題具體分析。通常，臥底煤采煤法工作面的控頂距，其設(shè)計(jì)應(yīng)較同等條件的分層開(kāi)采工作面控頂距增大1~3排，一般選擇4~6排管理。

2.3.2?循環(huán)作業(yè)方式

通過(guò)改變循環(huán)作業(yè)方式，延長(zhǎng)工作面采煤與回柱工序間的時(shí)間間隔，使單體液壓支柱有足夠的鉆底時(shí)間。另外由于單體液壓支柱鉆底速度是有限的，隨著底煤的被壓縮，下鉆阻力將隨之增大，下沉趨于暫時(shí)的平衡狀態(tài)。通過(guò)采煤班作業(yè)人員少量的臥底煤工作，使底煤產(chǎn)生松動(dòng)，打破了原有的平衡狀態(tài)，此時(shí)單體液壓支柱將再次鉆底下沉，通過(guò)多次的均勻臥底，使鉆底下沉量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后經(jīng)回柱班作業(yè)人員的大量臥底清理工作，實(shí)現(xiàn)3.0m左右煤層一次采全高。

2.4 適用條件

該采煤法一般適用于煤層傾角在30°以下，煤厚在2.5~3.5m之間的煤層；對(duì)工作面頂板結(jié)構(gòu)要求是在Ⅱ級(jí)2類以上。上述2條是回采某塊段能否進(jìn)行大采高臥底煤安全高效開(kāi)采的前提條件，是被淮南煤礦多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐所證實(shí)的，必須要堅(jiān)持的重要原則。

3?主要難點(diǎn)與應(yīng)對(duì)措施

3.1 煤壁片幫

正常情況下片幫0.5m，最大達(dá)1.0m。需采取以下6條措施予以控制：

(1)在設(shè)計(jì)工作面時(shí)應(yīng)避開(kāi)上覆煤層遺留煤柱對(duì)工作面造成的集中壓力影響；工作面推進(jìn)方向上煤層節(jié)理應(yīng)傾向煤壁，避免仰斜開(kāi)采。

(2)采取偽俯斜推進(jìn)，偽俯斜角度控制在5~10°范圍內(nèi)。

(3)保持單體液壓支柱的初撐力不小于50kN，金屬鉸接頂梁上背半圓木或大板，并且每班設(shè)專職補(bǔ)液工進(jìn)行多次注液。

(4)及時(shí)掛梁架棚，減少空頂時(shí)間。特殊情況下，可采取先掏窩掛梁，待管理好頂板后才準(zhǔn)輕放炮，必要時(shí)不準(zhǔn)放炮，采取其它作業(yè)方式。

(5)在煤壁區(qū)作業(yè)，先支護(hù)幫柱。利用π型鋼梁前端能緊緊接觸煤壁，強(qiáng)度大不易變形等特點(diǎn)，當(dāng)端面距超過(guò)250mm、頂板破碎或遇到地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，每隔2~3個(gè)柱檔支設(shè)一組π型鋼梁，1梁2柱超前支護(hù)管理頂板。

(6)嚴(yán)格敲幫問(wèn)頂制度，發(fā)現(xiàn)危巖、活矸或有片幫危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)作相應(yīng)地處理。

3.2支架不正

對(duì)于支架不正，通常采取以下幾個(gè)方面的措施：

(1)工作面拉線作業(yè)，保證煤壁平直，避免應(yīng)力集中區(qū)。

(2)加強(qiáng)支架管理。工作面支設(shè)單體液壓支柱時(shí)，保證其有向上3~5°的迎山角；嚴(yán)格工程規(guī)格質(zhì)量，金屬鉸接頂梁必須鉸接到位，頂板不平整處必須襯平，不準(zhǔn)出現(xiàn)“馬鞍棚”或“高射炮棚”；特種支架如木垛或液壓鐵垛以及順山挑棚等，其架設(shè)必須規(guī)范，不合格材料及時(shí)更換，木垛或液壓鐵垛的架設(shè)高度至少要達(dá)到2.3m以上，并在其四角分別打好防推站柱。

(3)加強(qiáng)臥底煤工作。為加大工作面采高，采用多輪次臥底煤。當(dāng)工作面煤幫推進(jìn)一排，基本支架架設(shè)齊全后，全工作面臥一次底煤。木垛或液壓鐵垛拆裝前、后再各臥一次底煤。臥底煤前，并對(duì)所有的工作面單體液壓支柱進(jìn)行2次注液；臥底煤時(shí)單體液壓支柱不準(zhǔn)失腳；發(fā)現(xiàn)有不正規(guī)支架、卸載失效的單體液壓支柱要立即整改與更換。

3.3 支架的防倒防滑

采高大，支架的穩(wěn)定性差。采取如下5條措施：

(1)工作面煤壁隨采隨支隨用編織帶把單體液壓支柱拴在金屬鉸接頂梁上，煤壁支設(shè)齊全后，再自上向下拴牢防倒繩，工作面煤壁3排支柱保持拴好防倒繩，采空區(qū)側(cè)3排支柱用拉鉤式連接器分別從上端連接到下端，保證單體液壓支柱少變形甚至不變形。

(2)工作面單體液壓支柱的柱腿漫塘材捆（棍）或大板，嚴(yán)防單體液壓支柱失腳。

(3)工作面出現(xiàn)局部的片幫和支架歪倒、陷底、擠架等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)調(diào)整和加強(qiáng)。

(4)嚴(yán)格工程規(guī)格質(zhì)量，防止采高超限，嚴(yán)禁支架超高回采，尤其是初采期間以及遇地質(zhì)構(gòu)造帶、頂板破碎區(qū)等特殊地段，采高嚴(yán)格控制在2.0m。

(5)周期來(lái)壓期間，盡量少臥底煤，適時(shí)增加順山抗棚和切頂支柱，工作面基本支柱實(shí)行穿鞋管理。

4?結(jié)束語(yǔ)

2000年度，謝一礦采煤2隊(duì)，采用DZ-25型單體液壓支柱配合HDJA-1000型金屬鉸接頂梁，一次性開(kāi)采均厚為2.7m的煤層，創(chuàng)下了單面年產(chǎn)53萬(wàn)t的全國(guó)炮采領(lǐng)先水平。2004年度，淮南礦業(yè)集團(tuán)共有4個(gè)炮采隊(duì)采用大采高單體液壓支柱炮采臥底煤采煤法，全年安全出煤179萬(wàn)t。其中：最高單面年產(chǎn)54萬(wàn)t，最高月產(chǎn)達(dá)51314t，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。淮南煤礦6年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明：該采煤方法工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)可行、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。缺點(diǎn)是工序較復(fù)雜，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，但從提高單產(chǎn)和煤炭資源采出率角度出發(fā)，該法仍不失為一種有效的采煤方法，具有一定的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景，其必將為煤炭生產(chǎn)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。