禹州礦區(qū)薄煤層高產(chǎn)高效開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用

張帥膽

（平禹煤電公司，河南省禹州市，461694）

禹州礦區(qū)薄煤層高產(chǎn)高效開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用

張帥膽

（平禹煤電公司，河南省禹州市，461694）

為實(shí)現(xiàn)薄煤層高產(chǎn)高效開(kāi)采，平禹煤電公司二礦通過(guò)選取合理的工藝參數(shù)，采用綜合機(jī)械化采煤工藝，實(shí)施有效地技術(shù)措施及現(xiàn)場(chǎng)的管理，實(shí)現(xiàn)高效率安全生產(chǎn)，提高了產(chǎn)能及經(jīng)濟(jì)效益。

薄煤層 高產(chǎn)高效 綜合機(jī)械化開(kāi)采

平禹礦區(qū)為我國(guó)地方煤礦重點(diǎn)礦區(qū)之一，煤田煤系地層屬石炭二疊系，有六4、五2、四4、二1煤層等多個(gè)可采和局部可采煤層，其中六4、五2、四4煤層屬薄煤層，六4和四4煤層不穩(wěn)定，開(kāi)采難度大，五2煤層較穩(wěn)定，開(kāi)采礦井多，礦區(qū)早期主要采用炮采、炮掘工藝進(jìn)行開(kāi)采，根據(jù)煤礦開(kāi)采發(fā)展趨勢(shì)及礦井發(fā)展規(guī)劃的要求，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力滿足不了礦井發(fā)展的需要，為此平禹礦區(qū)開(kāi)展五2不穩(wěn)定薄煤層安全高效技術(shù)研究，從2009年開(kāi)始，平禹煤電公司陸續(xù)在平禹二礦、平禹六礦、平禹鳳翅山礦等多對(duì)礦井推行綜合機(jī)械化開(kāi)采，通過(guò)礦井機(jī)械化程度的提高，達(dá)到安全高產(chǎn)高效的目的，進(jìn)一步推動(dòng)礦區(qū)發(fā)展。

1 工作面地質(zhì)概況

河南平禹煤電有限責(zé)任公司二礦 （簡(jiǎn)稱平禹二礦）位于禹州市鴻暢鎮(zhèn)。井田位于禹州煤田東南部三峰山礦區(qū)中段，礦井于1970年5月開(kāi)始建設(shè)，1971年6月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬(wàn)t／a。經(jīng)后期生產(chǎn)系統(tǒng)改造，現(xiàn)生產(chǎn)能力可達(dá)60萬(wàn)t／a。井田內(nèi)可采煤層三組，分別為二1、五2、六4煤層，現(xiàn)主采五2煤層，二1煤層為下步主采煤層。五2煤層位于二迭統(tǒng)下石盒子組地層中，煤層厚度1.0～1.4 m，平均1.2 m。硬度系數(shù)小于2，煤層傾角17°，地質(zhì)條件復(fù)雜。偽頂為厚0.2～0.5 m炭質(zhì)泥巖，平均厚0.3 m；直接頂為砂質(zhì)泥巖；底板為細(xì)粒砂巖。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。33070工作面采用走向長(zhǎng)壁式布置，開(kāi)采水平-327～-372 m，走向長(zhǎng)1455 m，采長(zhǎng)160 m，采高1.6 m，可采儲(chǔ)量0.484 Mt。

2 工作面主要設(shè)備的選型

2.1 “三機(jī)”選型原則

采煤機(jī)的選型是綜采工作面設(shè)備選型配套的首要問(wèn)題，應(yīng)充分考慮煤層開(kāi)采的地質(zhì)條件、工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、礦井系統(tǒng)配套能力及設(shè)備供應(yīng)狀況等因素。

液壓支架是綜合機(jī)械化采煤工作面主要裝備之一，支架的選型應(yīng)滿足：支護(hù)強(qiáng)度與工作面礦壓相適應(yīng)；支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適應(yīng)；支護(hù)斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng)；推移連接裝置與采煤機(jī)，刮板輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。

工作面刮板輸送機(jī)生產(chǎn)能力的選型原則是運(yùn)輸能力保證采煤機(jī)采落的煤炭全部運(yùn)出，并留有一定的備用能力；結(jié)構(gòu)與采煤機(jī)和液壓支架結(jié)構(gòu)匹配。考慮工作面運(yùn)輸條件差，刮板輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)輸能力盡量選得大一些。

2.2 設(shè)備的選型

2.2.1 “三機(jī)”的選型

參照國(guó)內(nèi)外高產(chǎn)高效礦井工作面裝備情況，經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，選用國(guó)產(chǎn)MG200／456-WD型無(wú)鏈電牽引采煤機(jī)、ZY4000-10／20型掩護(hù)式液壓支架和SGZ-764／500型刮板輸送機(jī)相配套使用。

2.2.2 乳化液泵

為了適應(yīng)綜采工作面快速移架、推移輸送機(jī)的需要，乳化液泵站選用國(guó)產(chǎn)WRB200／31.5型乳化液泵站，流量200 L／min，壓力31.5 MPa，單機(jī)功率125 k W，電壓1140 V。

3 工作面采煤方法及回采工藝

工作面采用單一走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，綜合機(jī)械化采煤，局部薄煤帶使用打眼放炮采煤，全部垮落法控制頂板。

（1）工藝流程。采煤機(jī)割煤、裝煤→運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤→移架→推運(yùn)輸機(jī)。

（2）采煤機(jī)進(jìn)刀方式。采煤機(jī)采用雙向割煤端部斜切進(jìn)刀、往返割兩刀的作業(yè)方式。

（3）移架方式。工作面移架采用依次順序式移架。移架滯后采煤機(jī)后滾筒3～5架，頂板破碎地段采用跟機(jī)帶壓移架或交錯(cuò)式移架，移架步距0.6 m。

（4）推移刮板輸送機(jī)。推移刮板輸送機(jī)滯后移架10～15 m進(jìn)行，推移機(jī)頭機(jī)尾時(shí)，機(jī)頭機(jī)尾與過(guò)渡槽整體要推移，工作面中部槽逐節(jié)推移，刮板輸送機(jī)移出后應(yīng)保持平直，并且彎曲段距離不少于15 m。

（5）作業(yè)方式。工作面采用 “三八”工作制度，兩班半采煤、半班檢修的生產(chǎn)作業(yè)方式，采用正規(guī)循環(huán)作業(yè)方式，每天10個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)進(jìn)度0.6 m。

（6）支護(hù)形式及采空區(qū)處理。工作面安裝ZY4000-10／20型掩護(hù)式液壓支架100架，對(duì)頂板實(shí)行全部垮落法控制。

（7）端頭及三角區(qū)支護(hù)。工作面上下端頭采用4對(duì)8根4000 mm長(zhǎng)的Π型鋼梁與單體柱配合邁步支護(hù)，每對(duì)梁間距500 mm，同步梁間距為1000 mm，步距為600 mm，一梁四柱，上下端頭在切頂排的頂梁末端處支設(shè)1排密集支柱。

（8）超前支護(hù)。超前支護(hù)采用DZ-2500型單體液壓支柱配合DZJA-1000 mm型鉸接梁支護(hù)，一梁一柱，液壓支柱打在鉸接梁的中間。

4 生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法

4.1 生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題

（1）由于煤層平均1.2 m，且地質(zhì)條件復(fù)雜，小地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育較多，采面生產(chǎn)推進(jìn)過(guò)程中多處出現(xiàn)斷層現(xiàn)象，斷層落差均在2m以下，給工作面回采帶來(lái)較大困難。

（2）薄煤層工作面空間小，隨著工作面推進(jìn)的加快，瓦斯相對(duì)涌出量由原來(lái)的1.19 m3／min增大至5.38 m3／t，瓦斯絕對(duì)涌出量由原來(lái)的1.92 m3／min增大至4.64 m3／min，時(shí)常出現(xiàn)工作面上隅瓦斯超限現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。

（3）采面煤層薄，且地質(zhì)構(gòu)造較多，工作面破頂?shù)装遢^多，設(shè)備磨損較快，機(jī)電設(shè)備事故時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。

4.2 解決方法

4.2.1 工作面過(guò)斷層方法

（1）調(diào)整采高法。當(dāng)斷層較小，斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度大于設(shè)備允許的最小割煤高度時(shí)，采取留頂煤或留底煤的方式降低采高。先估算出工作面距斷層前方所需要的過(guò)渡段，通過(guò)調(diào)整割煤高度來(lái)通過(guò)斷層。實(shí)際操作時(shí)采取留頂煤或底煤過(guò)斷層。通過(guò)斷層后逐步見(jiàn)頂見(jiàn)底開(kāi)采，恢復(fù)原采高，采煤機(jī)每刀留頂煤或留底煤的厚度通常為100～150 mm。

（2）挑頂窩底法。當(dāng)斷層落差較大，斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度小于設(shè)備允許的最小割煤高度時(shí)，如果工作面頂?shù)装鍑鷰r比較松軟時(shí)，采取挑頂或臥底使煤機(jī)截割圍巖強(qiáng)行通過(guò)斷，同時(shí)每刀挑頂或臥底量不得超過(guò)150 mm；如果工作面頂?shù)装鍑鷰r堅(jiān)硬，采煤機(jī)滾筒割不動(dòng)時(shí)，必須對(duì)斷層進(jìn)行超前處理，可采取放震動(dòng)炮挑頂或起底的方法。放炮時(shí)要注意炮孔距預(yù)計(jì)的挑頂后工作面頂板的距離，距離太小會(huì)使頂板受到影響，增加工作面通過(guò)時(shí)頂板管理的難度。經(jīng)實(shí)踐證明，深孔爆破裂隙帶的直徑一般為700 mm。

4.2.2 工作面過(guò)斷層施工方法

（1）采煤機(jī)割近斷層處時(shí)，應(yīng)逐步減小采高，以減少破巖量和增加支架的穩(wěn)定性，但是支柱要留有足夠的伸縮量，以防壓死支架。

（2）當(dāng)巖石硬度f(wàn)＜4時(shí)，可采用采煤機(jī)直接割巖，牽引速度應(yīng)減小，滾筒應(yīng)低速選裝；當(dāng)巖石硬度f(wàn)≥4時(shí)，可采用深孔松動(dòng)爆破技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)巖石。

（3）采用兩個(gè)循環(huán)、一次爆破方式處理斷層全巖段，一次打眼深度確定為1.4 m，炮眼為五花眼布置，裝藥量為0.3 kg，爆破后及時(shí)拉超前架支護(hù)頂板，這種爆破方式可保證每班正常割煤達(dá)到兩個(gè)循環(huán)。

（4）帶壓擦頂移架。斷層帶頂板破碎，移架時(shí)支架仍保持一定的工作阻力，使頂梁貼著頂板前移，以降低移架所造成的頂板破壞。

病毒載量檢測(cè)頻率：如條件允許，建議未治療的無(wú)癥狀HIV感染者每年檢測(cè)1次、HAART初始治療或調(diào)整治療方案前、初治或調(diào)整治療方案初期每4～8周檢測(cè)1次，以便盡早發(fā)現(xiàn)病毒學(xué)失敗。HAART后患者病毒載量低于檢測(cè)下限后，每3～4個(gè)月檢測(cè)1次，對(duì)于依從性好、病毒持續(xù)抑制達(dá)2～3年以上、臨床和免疫學(xué)狀態(tài)平穩(wěn)的患者可每6個(gè)月檢測(cè)1次，但如出現(xiàn)HIV相關(guān)臨床癥狀或使用糖皮質(zhì)激素或抗腫瘤化療藥物則建議每3個(gè)月檢測(cè)1次HIV載量。

（5）挑順山梁。采煤機(jī)割煤后，如果新暴露出來(lái)的頂板在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)垮落，而在支架卸載前移時(shí)才有可能垮落，則采用挑順山梁的方法。移架時(shí)先移頂板較完整處的支架，并在支架前梁上沿平行工作面方向架設(shè)1～2根臨時(shí)的木梁 （或廢舊的軌道、鐵管等），以便挑住附近不完整的頂板，然后再移頂板破碎處的支架。

4.2.3 瓦斯管理措施

（1）增加了工作面甲烷傳感器的數(shù)量，加大對(duì)工作面瓦斯的監(jiān)測(cè)范圍，特別針對(duì)上隅角瓦斯，要做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（2）加強(qiáng)機(jī)尾掛設(shè)風(fēng)障管理。自工作面上出口向下5 m開(kāi)始至上隅角放頂線處掛設(shè)風(fēng)幛，風(fēng)幛用風(fēng)筒布打設(shè)，隨采面放頂線及時(shí)回撤并重新打設(shè)，保證過(guò)風(fēng)量不少于總回量的20%。

（3）上隅角安裝瓦斯抽放系統(tǒng)。根據(jù)該工作面瓦斯涌出的不穩(wěn)定性，為確保安全生產(chǎn)，增加了瓦斯抽放系統(tǒng)，在地面新設(shè)置一套瓦斯抽放泵站，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)該工作面上隅角的管理，杜絕瓦斯超限現(xiàn)象。

4.2.4 機(jī)電設(shè)備管理

（2）建立考核獎(jiǎng)罰管理機(jī)制，按照 “誰(shuí)包機(jī)、誰(shuí)使用、誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則，將機(jī)電設(shè)備檢修質(zhì)量與檢修工和設(shè)備操作司機(jī)工資進(jìn)行績(jī)效掛鉤，提高設(shè)備檢修人員和設(shè)備操作司機(jī)的責(zé)任心。

5 效果分析

通過(guò)回采實(shí)踐表明，薄煤層綜合機(jī)械化采煤方法的應(yīng)用，降低了工作面勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全系數(shù)，工作面單產(chǎn)由原來(lái)炮采的2.36萬(wàn)t／月，提高到現(xiàn)在的6.18萬(wàn)t／月，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)安全高產(chǎn)高效生產(chǎn)。炮采與綜采具體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 炮采與綜采經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

6 結(jié)語(yǔ)

（1）平禹二礦薄煤層工作面通過(guò)合理的對(duì)綜采設(shè)備配套選型和科學(xué)的生產(chǎn)管理，工作面單產(chǎn)由原來(lái)炮采的2.36萬(wàn)t／月，提高到現(xiàn)在的6.18萬(wàn)t／月，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)安全高產(chǎn)高效生產(chǎn)。

（2）與傳統(tǒng)炮采煤工藝相比，薄煤層綜合機(jī)械化采煤工藝安全、高效，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度和材料消耗，大大提高了生產(chǎn)效率和安全系數(shù)，改善了工作環(huán)境，使礦井安全生產(chǎn)得到穩(wěn)步提高，經(jīng)濟(jì)效益得到明顯改善。

Practice and application of high production and efficient mining technology in thin coal seam in Yuzhou mining area

Zhang Shuaidan
（Pingyu Coal and Electricity Co.，Ltd.，Yuzhou，Henan 461694，China）

In order to realize the high production and efficient mining in thin coal seam，through selecting the reasonable process parameters，applying the fully mechanized coal mining technology and implementing the effective technical measures and site management，the No.2 Coal Mine of Pingyu Coal and Electricity Company has achieved safe and efficient production and improved the capacity and economic benefits.

thin coal seam，high production and efficiency，fully mechanized mining

TD823.251

A

張帥膽 （1986-），河南襄城縣人，助理工程師，2009年畢業(yè)于平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)任平禹煤電公司生產(chǎn)部管理員。

（責(zé)任編輯 張大鵬）