大采高智能化綜采與“Y”型通風(fēng)在屯蘭礦的應(yīng)用

喬艮昌

（山西焦煤 屯蘭礦，山西 古交 030053）

屯蘭礦屬高瓦斯和瓦斯突出礦井，瓦斯絕對(duì)瓦斯涌出量207m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量35.6m3/t。因地制宜地將生產(chǎn)工藝和通風(fēng)方式間的優(yōu)化和匹配是礦井實(shí)現(xiàn)“高產(chǎn)高效”的關(guān)鍵[1-3]。多年來，屯蘭礦根據(jù)礦井的瓦斯、通風(fēng)等實(shí)際條件，在采煤工作面采用“Y”型通風(fēng)方式。經(jīng)過實(shí)踐證明，“Y”型通風(fēng)能很好地解決瓦斯問題，尤其是工作面上隅角瓦斯超限問題。但是由于“生產(chǎn)工藝、沿空留巷施工、材料運(yùn)輸、頂板維護(hù)”諸環(huán)節(jié)存在銜接和匹配等問題嚴(yán)重制約了生產(chǎn)，難以達(dá)到高產(chǎn)高效目的。近年來，屯蘭礦經(jīng)過長(zhǎng)期的摸索、研究、分析，堅(jiān)持改進(jìn)和優(yōu)化生產(chǎn)工藝、充填技術(shù)、頂板支護(hù)、運(yùn)輸系統(tǒng)，使生產(chǎn)工藝、設(shè)備、通風(fēng)更加匹配，解決了“高產(chǎn)高效”與瓦斯治理之間的矛盾，為大采高智能化綜采設(shè)備與“Y”型通風(fēng)綜采工作面的“高產(chǎn)高效”開辟了廣闊的前景。

1 智能化綜采工作面的回采工藝

1）智能化綜采工作面的回采工藝流程與普通綜合機(jī)械化采煤方法基本相同：割煤→拉架→支護(hù)頂板→移溜→處理采空區(qū)。2）智能化綜采工作面的主要設(shè)備及工藝特點(diǎn)，如表1所示。

2 智能化綜采工作面實(shí)現(xiàn)“高產(chǎn)高效”措施

1）軌道巷布置充填泵和料場(chǎng)：見圖1，充填泵布置在軌道巷上料時(shí)，混凝土粉塵到處飛揚(yáng)，給工人的身體造成很大的傷害；布置在聯(lián)絡(luò)巷里，可用調(diào)節(jié)窗將混凝土粉塵排到回風(fēng)巷。布置在軌道巷，由于巷道本身窄小，泵及料場(chǎng)布置在一起時(shí)，寬度不夠、需要劈幫（10 m×1.5m×3m），加大了工作量，需投入大量的人力物力（11工/m，料945.1元/m）加大巷道斷面，造成支護(hù)困難，給回采造成一定困難；并且多隊(duì)組一起作業(yè)，也給安全生產(chǎn)帶來了不安定因素，加大管理難度。見圖2，充填泵由布置在軌道巷系列車以里更改為布置在系列車外的聯(lián)絡(luò)巷里。原來每隔50 m移一次充填泵變?yōu)槊扛?50 m移一次充填泵，減少了移泵次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。再者，通過加強(qiáng)職工培訓(xùn)、改變充填管路直徑（φ100 mm變?yōu)棣?25 mm）、改進(jìn)混凝土的配方等方法，解決了上料過程的堵管問題。

表1 智能化綜采工作面主要設(shè)備及工藝特點(diǎn)一覽表

圖1 改進(jìn)前充填設(shè)備布置簡(jiǎn)圖

圖2 改進(jìn)后充填設(shè)備布置簡(jiǎn)圖

2）生產(chǎn)工藝的改進(jìn)：模箱循環(huán)進(jìn)度2.4 m，采煤機(jī)的截深0.8m。按正常循環(huán)推進(jìn)時(shí)，采煤機(jī)割一刀煤約需2.5h。采煤機(jī)在機(jī)尾正常割煤、吃刀、開缺口；在一個(gè)正規(guī)循環(huán)內(nèi)，運(yùn)輸機(jī)的推進(jìn)度是1.6 m；與模箱的循環(huán)數(shù)2.4m相差0.8m，而在下一循環(huán)采煤機(jī)到機(jī)尾需要2.5 h左右；使得充填要等2.5h左右。然而一個(gè)充填循環(huán)約需9 h左右（拉架清渣0.5 h，布置空間2.5 h，充填2 h，膏體混凝土的凝固4h），嚴(yán)重影響了產(chǎn)量。通過研究分析，決定打破傳統(tǒng)采煤工藝：一個(gè)循環(huán)內(nèi)在機(jī)尾多拉一次缺口，使運(yùn)輸機(jī)推進(jìn)2.4 m，達(dá)到與模箱的循環(huán)一致；在下一循環(huán)時(shí)，少頂一次機(jī)尾，并調(diào)直運(yùn)輸機(jī)。因此解決了充填與生產(chǎn)的矛盾，在時(shí)間上保證了生產(chǎn)，由原來的2 d 3次充填到現(xiàn)在的3 d 7次充填；原煤產(chǎn)量由原來的月產(chǎn)13萬t左右達(dá)到改進(jìn)后的月產(chǎn)18萬t。為真正實(shí)現(xiàn)“高產(chǎn)高效”有了工藝保證。

3）“Y”型通風(fēng)能很好地解決屯蘭礦綜采工作面上隅角瓦斯積聚問題，同時(shí)減少了保護(hù)煤柱，提高了煤炭資源回收率，降低了自燃發(fā)火的危害，也為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和“高產(chǎn)高效”提供技術(shù)保證。

4）模板支架處的支護(hù)：由于是在運(yùn)輸機(jī)上方作業(yè)，為了保證安全，必須停機(jī)作業(yè)。通過技術(shù)改造，在運(yùn)輸機(jī)上部加工全封閉護(hù)罩，使人員可在開機(jī)時(shí)作業(yè)，從而大大減少支護(hù)作業(yè)時(shí)間（約每循環(huán)節(jié)省1.2h）。

5）機(jī)頭端頭支架取代端頭密集支柱，減少了工序、降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并杜絕了因采空區(qū)頂板冒落滾入兩端頭的傷人事故。皮帶機(jī)尾使用馬蹄兒結(jié)構(gòu)、自行移動(dòng)，取消了老漢木與大鏈，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全系數(shù)。機(jī)頭端頭支架取消了防護(hù)幫裝置，增長(zhǎng)了前梁長(zhǎng)度，增大了支護(hù)面積。

3 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的分析

屯蘭礦12401工作面為首個(gè)2號(hào)煤“Y”通風(fēng)綜采工作面，為探索沿空留巷的礦壓規(guī)律，從工作面投產(chǎn)開始就進(jìn)行了礦壓觀測(cè)。根據(jù)工作面長(zhǎng)度及煤層賦存特點(diǎn)，支架上安設(shè)了礦壓觀測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)支架立柱的初撐力、工作阻力、直接頂初次垮落步距、基本頂初次來壓、周期來壓步距。經(jīng)過觀測(cè)得到如下技術(shù)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)：

1）12401工作面，直接頂初次垮落步距17.6 m，基本頂初次來壓步距28m，周期來壓步距分別為10.4m。

2）模板支架、模箱的工作阻力有較大的富裕量，很好地滿足了沿空留巷的開采要求。

3）支架對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，頂板事故少；采面過斜交空巷時(shí)，沒有影響到安全生產(chǎn)。

4）2號(hào)和3號(hào)煤層合并開采時(shí)，其頂板來壓與單獨(dú)開采2號(hào)煤層比較，顯現(xiàn)不明顯，基本頂周期來壓步距略大。

4 結(jié)束語

1）經(jīng)過上述改進(jìn)措施，原煤產(chǎn)量由13萬t提高到了18萬t，明顯提高單產(chǎn)水平，解決了綜采面上隅角瓦斯超限局面，為“Y”型通風(fēng)的推廣提供了更加有力的依據(jù)。

2）“Y”型通風(fēng)的巷道可以重復(fù)利用，使得煤柱得到解放，提高資源回收率。根據(jù)屯蘭礦目前的情況，2號(hào)煤煤柱25～30 m，3號(hào)煤煤柱20 m，平均煤柱113.08 t/m。一年節(jié)約煤炭資源31.6萬t，按560元/t，共計(jì)17 696萬元。巷道重復(fù)利用時(shí)的整巷費(fèi)用與新巷道的支護(hù)一樣，推進(jìn)速度差不多；費(fèi)用基本相同。

3）充填泵在軌道巷布置，150m三個(gè)料場(chǎng)，劈幫30 m，人工工資115500元，材料費(fèi)28 353元，共計(jì)143 853元/月，一年節(jié)約1 726 236元（在工作面幫、不劈幫、推到是一并回采）。

4）屯蘭礦是首次在大采高智能化綜采面采用“Y”型通風(fēng)的礦井，經(jīng)過一年多的使用，已經(jīng)明顯體現(xiàn)出其優(yōu)越性與可靠性，并為礦井實(shí)現(xiàn)“高產(chǎn)高效”提供了成功經(jīng)驗(yàn)，有利于相似條件的礦井推廣。

[1]袁 亮.瓦斯治理理念和煤與瓦斯共采技術(shù)[J].中國煤炭，2010.36(6):5-12.

[2]楊彥群,楊曉紅.屯蘭礦采煤工作面沿空留巷Y型通風(fēng)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011.39(5):48-51.

[3]白建文.屯蘭礦2#、3#煤合層開采的分析研究[J].山西焦煤科技，2005(6):70-74.