1、概述

安徽淮南潘一矿投产于1983年12月26日，是淮南矿业集团公司第一座大型现代化矿井，多年来一直承担着繁重的产量任务，属于典型的高强度开采矿井，今年产量可达到400万吨。

13-1煤层是潘一矿的主采煤层之一，煤厚4.8-7.5米。矿井投产初期，由于受技术条件的限制，全部采用分层开采工艺，形成了目前在采区阶段内，实体煤区段和底分层区段并存的格局。2002年，随着矿井第一个放顶煤工作面的成功回采，标志着采煤技术水平上升到了一个新的层次，这必将带动矿井其它专业技术的发展。“采掘并举，掘进先行”，掘进技术必须迎头赶上。

2、问题的提出

潘一矿是高瓦斯突出矿井，13-1煤层的瓦斯含量更是达到了15m3/t左右，且为高突煤层。在掘进过程中，由于必须严格执行“四位一体”防突措施，每月实际进尺时间仅占全月的1/3不到，严重制约了掘进的单进水平，平均月进仅90米左右。而工作面推进，由于在回采前采取了全面的瓦斯消突措施，回采进度大大提高，平均每月可以达到120米左右，采掘进度比例严重失调。

潘一矿13-1煤层的顶板为复合顶板，直接顶为2.2-4.2米厚的泥岩和砂质泥岩，中间发育0.2-0.8米的13-2煤层，向上为粉细砂岩老顶。加之综放面的回采巷道跨度较大，一般在4.6米以上，所以采用锚杆支护时，顶板的控制难度较大。若要跟煤层底板掘进，则要丢顶煤，而该煤层的f值只有1.5左右，采用锚杆支护基本上不可能成功。但若要采用架棚支护，增加了上、下风巷改棚和回棚工序，将严重制约放顶工作面的高产高效。

综上所述，潘一矿的综采放顶煤工艺要得以健康、持续地发展，就必须解决掘进的进度问题以确保采面接替、解决巷道的支护问题以确保高效回采。通过近年来的不懈努力，矿井逐渐探索出从调整巷道的布置方式和改进支护工艺两个方面来解决上述问题。

3、问题的分析与解决

3.1关于进度问题。

在高突煤层中掘进巷道，如果没有条件预先进行区域性消突，那么在施工过程中采取“四位一体”防突措施是必须的，对掘进进度的影响是不可避免的。能不能通过科学的布置巷道解决这一问题，是矿井多年来积极探索的课题，并于去年取得了成功。通过在相邻工作面采空区内的底分层中外错式布置综放面的上风巷----即将待掘工作面的上风巷布置在上阶段采空区内，既避开了瓦斯的影响和矿山应力集中带，又有效地解决了沿空送巷的煤质问题，取得了明显的经济效益和社会效益。

3.2关于支护问题。

煤巷锚杆支护以其积极主动的特点正在全煤行业推广应用，而在综采放顶煤工作面的回采巷道，采用锚杆支护代替架棚支护，可以免去采煤过程中的上、下风巷回棚工序，这对于实现高产高效意义重大。因此近年来，潘一矿掘进专业一直与合肥煤研所紧密合作，致力于大断面复合顶板条件下锚梁网支护技术的研究，取得了实质性的突破，现已在全矿推广使用。

4、技术应用实例

4.1错层位沿空送巷

4.1.1工作面概况

2322（3）工作面是潘一矿13-1煤层的一个综采放顶煤工作面，东起东二13-1西煤下山，西至开切眼。上邻2312（3）采空区，下方为实体煤。该面设计走向长933m，倾斜宽180m，采深600m。2322（3）面13-1煤层赋存较稳定，煤厚5.8～6.7m，倾角7°～9°，煤层瓦斯自然含量14～15m3/t，具有煤与瓦斯突出危险性。

上邻2312（3）综采工作面于1995年5月采毕，至今已有8年。跟13-1顶板回采，采高3.0m，底分层剩余煤厚约2.0～2.5m，顶板活动已经稳定，再生顶板也胶结形成。

4.1.2技术方案

根据残余支承压力分布情况，在煤体侧可将采区沿倾斜方向分为5个不同的地带，其中1为卸载带，2、3、4为支承压力影响带，5为原岩应力带。在采空区，支承压力小于原岩应力。根据我矿底区综采实践，一般将底区工作面巷道内错原顶分层巷道3~4m，这时的顶板压力较小。所以我们将2322（3）上风巷外错2312（3）下顺槽3m，并在底分层中掘进巷道，如图（1）所示。

为保障2322（3）综放面的安全回采，该技术方案配套采取了探放2312（3）采空区积水和防止采空区自燃发火等一系列安全技术措施。

2322（3）上风巷在掘进过程中实现了“两小一快”，即瓦斯小、地压小、进度快，平均月进400米，确保了回采接替。为淮南矿业集团公司同类矿井的回采巷道布置开拓了新的思路，积累了宝贵经验，具有深远的社会意义。

4.2大断面复合顶板条件下锚梁网支护技术

4.2.1巷道概况

2622（3）综放面下风巷位于矿井西三采区，东起13—1煤层回风下山，西至2622（3）切眼。巷道设计全长为1083米，宽4.6米，高2.6米。13-1煤层倾角平均7°，煤厚平均4.48m。

顶板自下向上为：泥岩（厚0.78m）、13—2煤层（厚0.67m）、泥岩及砂质泥岩（厚1.58m）、粉细砂岩（厚10.62m）;直接底为泥岩，厚度0.72～1.42m/0.94m。

结合以上地质资料，考虑到综采放顶煤工作面上、下端头20米范围内不放顶的情况，为便于提高锚梁网支护的效果，决定2622（3）下顺槽跟13—1煤层顶板掘进。

4.2.2巷道支护设计

顶板支护结构采用：锚杆+锚索+12#槽钢梁+金属网的联合支护方式，巷帮支护结构采用：锚杆+钢筋梯子梁+金属网的支护方式。

根据地质资料和锚杆支护的作用原理计算，支护材料及支护参数确定为：

锚索选用高强度、低松驰级，每根锚索采用7根￠5mm钢绞线粘结组成，直径￠15.24mm，强度为1860Mpa，最低破断载荷260KN。锚索长度4.5m。

锚杆选用直径为￠20mm的普通螺纹钢锚杆，抗拉强度为490Mpa，杆体伸长率≥15%，杆体屈服强度为335Mpa。锚杆长度2.5m，锚杆安装预应力不低于15KN，锚杆螺丝扭矩不低于100Nm。最终抗拨力不小于100KN。

采用12#槽钢梁作为锚（杆）索托梁，长度为4.4米。托板为采用A3钢加工制作的金属平托板，规格为140×90mm。8#铁丝编制的菱形金属网腰帮背顶，金属网抗拉强度为：300～500Mpa,伸长率:(标距100mm)不小于12%。

锚索锚固长度：1200mm，每孔采用3卷Z2355型锚固剂。锚杆锚固长度：800mm，每孔采用2卷Z2355型锚固剂。

顶部支护采用4根锚索、2根锚杆配合12#槽钢梁、8#铁丝编制的金属网联合支护，锚杆（索）间排距850×800mm。巷帮支护：布置4根锚杆配合钢筋梯子梁、8#铁丝编制的金属网支护，锚杆间排距为800×800mm。

4.2.3工艺流程：

安全检查→综掘机切割进尺→进行临时支护→找平顶板，打顶部锚杆（索）眼→铺顶板金属网→架顶板槽钢梁→安装锚（杆）索→裁帮→打帮部锚杆眼→铺设巷帮金属网、钢筋梯子梁→安装锚杆。

4.2.4矿压监测

巷道每隔50～100米安设一组观测装置，其监测内容为：顶板离层情况、顶板及两帮载荷、顶底板位移量、两帮位移量、锚杆锚固力、锚索预紧力，全巷不少于2个全断面的支护载荷观测，对于支护变更地段，交岔占、地质异常带、顶板破碎段适当增加。

观测的原始数据保持连续完整，并及时整理分析，以便及时优化完善支护设计参数。

该工作面于2004年8月回采完毕，下风巷经受住了掘进动压和回采动压的双重考验，最大变形量为：顶底移近量平均为0.78米，两帮移近量平均为1.17米，未发生离层及掉顶现象。不仅满足了安全生产的需要，同时为工作面实现高产高效创造了有利条件。

4、结论

综采放顶煤回采工艺是目前国内先进的采煤技术，如何促使其发挥最大优势并确保稳产高产，是矿井关注的课题。潘一矿作为一个投产近二十年的老矿，要借助新技术得以第二次大发展，就必须进行全面的技术攻关。近年来，矿井掘进专业技术人员在巷道布置和支护方式等方面作了初步的探索，并取得了一定的成效，值得进一步完善并推广。