高檔普采在薄煤層工作面應用的優(yōu)勢與效果分析

毋虎城,郅富標,胡廣林

(1.河南理工大學高等職業(yè)學院,河南 焦作 454000; 2.河南煤化集團焦煤公司朱村礦，河南 焦作 454000)

河南煤化集團焦煤朱村礦設計年產(chǎn)量50萬t，已經(jīng)開采50多年，資源已近枯竭，自2008年以來，能源需求緊張，井下可開采部分薄煤層儲量，煤層厚1.0～1.4m，由于煤層薄，工作環(huán)境較差，如果采用爆破落煤，用工量大，噸煤成本高，且易發(fā)生工人的傷亡，為了提高采出率，降低成本，在2009年采用高檔普采。朱村礦井下剩余的煤炭均在建筑物下，為防止采空區(qū)下陷，造成建筑物垮塌，2008年與中國礦業(yè)大學合作，對采空區(qū)進行膏體充填，有效的防止了地表的下沉，并且重新利用了礦上的煤矸石等廢棄物，置換出大量煤炭新資源，實現(xiàn)了礦山綠色開采的目標[1]。

1 高檔普采的配套設備

支護設備為DW16-300/100型單體液壓支柱戴帽點柱支護 ，采煤機為MG80/240-BW-BW型雙滾筒采煤機,運輸設備為SGW-630/150型刮板輸送機 ，泵站設備為XRBZB(A)-80/20乳化液泵站。

2 高檔普采在薄煤層中應用的優(yōu)越性

1) 單體液壓支柱初撐力一般達到4t左右，最高達 8 t，在支柱工作阻力小于25～30 t 時，活柱下縮量接近于零,1人操作1根支柱的時間約15 s,回撤1根約30 s,放液降柱可根據(jù)頂板需要控制活柱下縮量,安全省力,支撐力大,活柱不下縮,支設速度快,能有效及時地支撐采煤后暴露的頂板,阻止頂板下沉、離層、破碎、冒落[2]。為發(fā)展機械化采煤創(chuàng)造了條件,用控制放液量來控制下縮量,改善了放頂作業(yè)安全狀況,回柱放頂時可根據(jù)頂壓狀況決定降柱高度,壓力大時可停止放液降柱,及時維護。

2) 采煤機功率大,強度高,割煤平穩(wěn)不掉道,過斷層割頂?shù)讕r石,夾石層的適應性強,故障少。雙滾筒機組可省去打眼放震炮工序,能一次截割煤壁全高并及時掛梁支護,有效地控制頂板，減少煤壁片幫,操作手柄在老塘一側(cè),操作安全方便。

3) SGW-630/150型輸送機功率大,強度高,事故少,運煤能力大。配備的鏟煤板液壓推溜器,采煤機截煤后頂溜,溜子空邦側(cè)裝有擋煤板,不用人工攉浮煤,人行道干干凈凈。

3 抓好生產(chǎn)管理,發(fā)揮高檔普采優(yōu)勢

3.1 成立組織加強領導

為發(fā)展機械化采煤，成立了以生產(chǎn)礦長為組長分管機械化采煤的總工程師及有關處室的科長為主要成員的機械化領導小組,在薄煤層大力推廣高檔普采的技術。在資金短缺的情況下，大力為高檔普采投資。派人學習大功率采煤機，單體液壓支柱等操作維修技術。于2009年創(chuàng)高檔普采48萬t/a 紀錄，為使用高檔普采樹立了榜樣，提供了寶貴的經(jīng)驗。

3.2 深入實際加強管理

各區(qū)隊黨政技術人員負責同志制定跟班集體勞動制度，作到管理、指揮、解決問題，措施落實到現(xiàn)場，及時處理問題，排除問題隱患。把技術培訓作為一項重要工作抓緊，抓好 ，堅持始終，提高現(xiàn)場廣大職工的技術素質(zhì)，是使用好高檔普采的先決條件。對技術人員作必要的充實和調(diào)整,加強維修班的技術力量。嚴格執(zhí)行崗位責任制，根據(jù)高檔采煤的要求，建立健全各項規(guī)章制度，先后制定了《長跟班制度》,《事故分析制度》,《采煤機組安全管理制度》，修訂了《機電各工種崗位責任制細則》等。實行對采區(qū)的支柱、頂梁扁銷統(tǒng)一編號,即“三對號”，“三對號”的支柱再與運輸機對號，稱為“四對號”的管理方法。

3.3 采取膏體充填處理采空區(qū)措施提高單產(chǎn)和效率

由于對工作面采空區(qū)采用膏體充填，采取彈性循環(huán)方式,即根據(jù)長度變化,沿走向分段確定進刀數(shù),每刀割煤0.6m,通過多刀循環(huán),加快推進速度。與工作面采煤循環(huán)相匹配，充填工作面三班采煤，一班半充填準備，一班半充填。

截煤速度采取低速行駛,一般規(guī)定上行截割速度 2.5～3m/min,下行3～3.5m/min, 每割一刀推進0.6 m，工作面為三排柱，最小控頂距為5.4m，最大控頂距為10.8m,當割9刀后，工作面達到最大控頂距10.8m后，開始移工作面充填管，回撤穩(wěn)設模板支柱，回撤模板，穩(wěn)設充填模板，回撤充填區(qū)支柱，連接充填管和布料管，由下向上依次充填。充填完畢恢復至初始狀態(tài)，保證平均日產(chǎn)達1500 t 左右，工作面充采循環(huán)作業(yè)圖如圖1所示。

SGW-630/150型輸送機與大功率采煤機配套使用。生產(chǎn)能力大大提高,但生產(chǎn)中存在一些問題,一是當采高加大時,鏟煤板易下扎,造成輸送機不平,可用 0.5 m的長木楔填在煤幫側(cè)的底板上,頂溜時由木楔將輸送機抬高支平,也可以將一根木板梁用圓環(huán)鏈把輸送機與板梁連在一起,一般只幾分鐘就可處理好。二是工作面輸送機機頭要經(jīng)?？s短或延長,拆移時控制放液量來控制下縮量,改善了放頂作業(yè)安全狀況,回柱放頂時可根據(jù)頂壓狀況決定降柱高度,壓大力時可停止放液降柱,及時維護。

采煤機功率大,強度高,割煤平穩(wěn)不掉道,過斷層割頂?shù)讕r石,夾石層的適應性強,故障少。雙滾筒機組可以采用斜切進刀，省去打眼放震炮工序,能一次截割煤壁全高并及時掛梁支護,有效地控制頂板,減少煤壁片幫,操作手柄在老塘一側(cè),操作安全方便，回采工藝流程為:采煤機從工作面槽頭斜切進入煤體→開始上行割煤、裝煤→移槽(打柱)→采煤機割煤至工作面槽尾→采煤機反刀→推移工作面槽尾→采煤機返回割三角煤→采煤機反刀→開始下行割煤、裝煤→移槽(打柱)→采煤機割煤至槽頭→采煤機反刀→推移槽頭→采煤機返回割三角煤→采煤機反刀→開始上行割煤。即采煤機往返一次進兩刀，工作面端部斜切進刀示意圖如圖2所示。

4 團結(jié)協(xié)作，搞好安全生產(chǎn)

1)開展“三查”活動,即查違章,查隱患,查工人安全狀態(tài)。從礦到基層組織安全巡回檢查小組,定期不定期檢查,查出問題及時解決,消滅不安全因素。

2) 事故發(fā)生后,組織人員進行分析,找到事故原因,嚴肅處理,做到“三從嚴”,即:班隊長和管理人員從嚴,級別高的工人從嚴,屢教不改的從嚴。

3)加強對漏液支柱的管理,消滅不安全因素。對單體液壓直至做好井上高低壓試驗,對井下使用的支柱定期檢修,及時更換損壞部件,及時撤換漏液及損壞的支柱,保證工作面支柱強度。

圖1 工作面充采循環(huán)作業(yè)圖

圖2 工作面端部斜切進刀示意圖

4)加強管理,向薄煤層要效益。采用高檔普采后，一次下井人員數(shù)大大下降，一班產(chǎn)量是炮采時的三倍，工作面人員僅不到十人，人均出煤增加到150t。

5 采用高檔普采后的效果

1)采用膏體綠色充填處理采空區(qū)方法能夠提高煤炭采出率,采區(qū)回收率由我國目前條帶開采法的30%～60%左右提高到90%以上。延長礦井服務年限,解放不具備用普通采煤方法開采的煤炭，采用膏體充填開采技術使54采區(qū)工作面由非可采變?yōu)榭刹?其服務年限為9個月，其中工作面搬家1 個月,回采煤量為9萬t,以 500 元每噸煤計算,扣除噸煤生產(chǎn)成本300元，包括工人工資、材料消耗后利潤2600萬元。

2)提高開采安全,能夠有效控制開采過程中頂板的穩(wěn)定性,防止?jié)⑸皾⑺晚敯迨鹿?防止礦井重特大事故的發(fā)生。

3)采煤后可實現(xiàn)土地不塌陷、村莊不搬遷,減少了對礦區(qū)環(huán)境的破壞、保護了寶貴的土地資源和地下水資源、減少了礦井的排水費用。

4)原煤產(chǎn)量、全員效率、回采工效、日產(chǎn)、單產(chǎn)、機械化程度等指標提高,工傷率、材料消耗等指標下降,工作面?zhèn)€數(shù)減少，創(chuàng)出了高檔普采全年采煤48萬t的最好記錄。

5)使用采煤機割煤，降低了諸如炮采對工作面頂板完整性的破壞，減少了操作人員在煤幫的作業(yè)時間，使工作面作業(yè)環(huán)境、安全狀況得到明顯改善。

[1] 劉春明. 矸石井下處置綠色開采技術[J]. 煤炭科學技術，2008，13(6)：30-32，45.

[2] 李永元，周華強，秦建云，等. 矸石膏體充填采煤面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[J]. 能源技術管理，2009(3)：64-66.