多年來淮南煤礦積極在采煤工作面推廣應用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，不斷實踐、存優(yōu)淘劣、挖潛創(chuàng)新、鞏固提高，逐步形成了一整套獨具特色的采煤工作面安全高效開采技術(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型單體液壓支柱開采3.0m左右煤層，但在實際生產(chǎn)過程中，由于存在著單體液壓支柱重量大，工人升、回柱時操作困難，因而該技術(shù)未能得以在大范圍內(nèi)推廣應用。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或搪瓷（塑料）溜槽內(nèi)，實現(xiàn)普通單體液壓支柱一次性開采3.0m左右煤層。1998年，淮南煤礦從鄭煤集團引進了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號工字鋼配合單體液壓支柱進行放頂煤開采試驗研究，由此引發(fā)了淮南煤礦采煤方法與工藝的第四次改革。在推廣應用π型鋼梁放頂煤時，經(jīng)過認真的研究分析，提出了簡易支架放頂煤安全高效開采的約束條件之一，即采煤工作面頂板組合結(jié)構(gòu)Ⅱ級2類以下。如此強制性的規(guī)定，致使有些厚及中厚煤層塊段不能采用放頂煤回采。為了實現(xiàn)此類工作面安全高效開采，緩解礦井接替緊張的局面，徹底淘汰萬噸掘進率高的分層采煤法，淮南煤礦對原人工挖底的反采技術(shù)進行了優(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，為我國中厚煤層的開采開辟了一條新路。

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程

該方法是利用礦山壓力的作用，通過增大控頂距以及調(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)場作業(yè)人員反復臥底清理達到規(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)段平巷及開切眼均沿煤層頂板掘進，采煤時沿頂回采。

2.2 工作面長度的確定

1995年以前，在確定工作面長度時，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年開展了對采煤工作面高產(chǎn)高效長度的研究工作，通過對影響面長的地質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟三要素的分析，結(jié)合自身的裝備能力和技術(shù)管理水平，參照國內(nèi)先進局、礦的工程實例，以及綜合分析我國刮板運輸機制造生產(chǎn)廠家的實力及設(shè)備的性能，本著技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理的原則，借助計算機進行優(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最佳區(qū)間值為：煤層傾角0~25°，常用面長100~200m，高產(chǎn)高效面長150m；煤層傾角25~45°，常用面長60~150m，高產(chǎn)高效面長100m。

2.3 回采工藝技術(shù)關(guān)鍵

2.3.1 控頂距

控頂距的大小對采煤工作面礦山壓力的影響較大，通過改變控頂距，實現(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，要具體問題具體分析。通常，臥底煤采煤法工作面的控頂距，其設(shè)計應較同等條件的分層開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

通過改變循環(huán)作業(yè)方式，延長工作面采煤與回柱工序間的時間間隔，使單體液壓支柱有足夠的鉆底時間。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，下沉趨于暫時的平衡狀態(tài)。通過采煤班作業(yè)人員少量的臥底煤工作，使底煤產(chǎn)生松動，打破了原有的平衡狀態(tài)，此時單體液壓支柱將再次鉆底下沉，通過多次的均勻臥底，使鉆底下沉量達到設(shè)計要求，然后經(jīng)回柱班作業(yè)人員的大量臥底清理工作，實現(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；對工作面頂板結(jié)構(gòu)要求是在Ⅱ級2類以上。上述2條是回采某塊段能否進行大采高臥底煤安全高效開采的前提條件，是被淮南煤礦多年來的生產(chǎn)實踐所證實的，必須要堅持的重要原則。

3 主要難點與應對措施

3.1 煤壁片幫

正常情況下片幫0.5m，最大達1.0m。需采取以下6條措施予以控制：

(1)在設(shè)計工作面時應避開上覆煤層遺留煤柱對工作面造成的集中壓力影響；工作面推進方向上煤層節(jié)理應傾向煤壁，避免仰斜開采。

(2)采取偽俯斜推進，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)專職補液工進行多次注液。

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

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

(6)嚴格敲幫問頂制度，發(fā)現(xiàn)危巖、活矸或有片幫危險時，及時作相應地處理。

3.2支架不正

對于支架不正，通常采取以下幾個方面的措施：

(1)工作面拉線作業(yè)，保證煤壁平直，避免應力集中區(qū)。

(2)加強支架管理。工作面支設(shè)單體液壓支柱時，保證其有向上3~5°的迎山角；嚴格工程規(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，不合格材料及時更換，木垛或液壓鐵垛的架設(shè)高度至少要達到2.3m以上，并在其四角分別打好防推站柱。

(3)加強臥底煤工作。為加大工作面采高，采用多輪次臥底煤。當工作面煤幫推進一排，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，并對所有的工作面單體液壓支柱進行2次注液；臥底煤時單體液壓支柱不準失腳；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，應及時調(diào)整和加強。

(4)嚴格工程規(guī)格質(zhì)量，防止采高超限，嚴禁支架超高回采，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，采高嚴格控制在2.0m。

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

4 結(jié)束語

2000年度，謝一礦采煤2隊，采用DZ-25型單體液壓支柱配合HDJA-1000型金屬鉸接頂梁，一次性開采均厚為2.7m的煤層，創(chuàng)下了單面年產(chǎn)53萬t的全國炮采領(lǐng)先水平。2004年度，淮南礦業(yè)集團共有4個炮采隊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t。其中：最高單面年產(chǎn)54萬t，最高月產(chǎn)達51314t，取得了巨大的經(jīng)濟效益?；茨厦旱V6年來的生產(chǎn)實踐表明：該采煤方法工藝流程簡單、技術(shù)可行、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟指標先進。缺點是工序較復雜，工人勞動強度較大，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，具有一定的推廣價值和應用前景，其必將為煤炭生產(chǎn)帶來較大的經(jīng)濟效益和社會效益。