資源整合小煤礦中綜放工藝的實踐與應(yīng)用

摘要：本文簡述了資源整合小煤礦中綜放工藝的實踐與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：綜放工藝 資源整合

鶴濟(jì)王屋山煤業(yè)有限公司是2010年10月鶴煤公司整合煤礦，礦井位于濟(jì)源市西40公里王屋鎮(zhèn)燕莊村北3公里處。礦井開采二1煤層，煤層為單斜構(gòu)造，煤層傾角10°～25°，煤厚0.5-7.6m，平均煤厚3m。井田東西走向1.87km，傾向1.01km，面積約1.02km2。礦井地質(zhì)儲量306.5萬噸，可采儲量為185.9萬噸，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力0.15Mt/a，服務(wù)年限8.8年。礦井為瓦斯礦井，煤層自燃傾向性為不易自燃煤層，煤塵無爆炸危險性。礦井水文地質(zhì)類型為中等，礦井涌水量3-5m3/h。開拓方式為立井單水平下山開拓，采煤工藝為炮采工藝，全部跨落法管理頂板。

1 1103工作面概況

1103工作面位于礦井西部11采區(qū)中部，東部為11采區(qū)軌道下山；南部為設(shè)計的1105工作面；西部為礦井邊界；北部為11011工作面。該工作面采用走向長壁布置炮采工藝，全部跨落法管理頂板。工作面支護(hù)采用單體柱配2.4mπ型梁，上下順槽均為2.4m×2.4m工字鋼對棚支護(hù)，斷面5.8m2。工作面走向長度為360m，傾斜長度90m，該區(qū)煤層厚度基本穩(wěn)定，里段長度160m煤厚0.5-2.4m，平均為1.8m；外段200m煤厚1.8-7.6m，平均煤厚4.2m。工作面煤的普氏系數(shù)f=0.8，屬于軟煤，煤層傾角10°～25°，其中：工作面下段20m坡度25°，中上段坡度10°。地質(zhì)儲量為14.26萬噸，回采率按85%計算，可采儲量為12.12萬噸。

1103工作面于2013年7月8日開始回采，截止2014年4月底共推進(jìn)150m，基本每兩天（4小班）推1趟，日產(chǎn)量130噸，按28天生產(chǎn)，月產(chǎn)量3640噸，工效僅為2.16t/工。工作面不僅單產(chǎn)低，而且在生產(chǎn)過程中，因工作面局部坡度大，再加上頂板的巖層賦存不均勻性，老頂呈現(xiàn)不協(xié)調(diào)破斷，工作面單體支柱工作阻力呈不均勻分布，出現(xiàn)工作面局部來壓的情況，致使出現(xiàn)單體支柱嚴(yán)重插底現(xiàn)象，實測單體支柱的初撐力為3～4MPa，經(jīng)二次補(bǔ)液后初撐力為6～8Mpa，仍達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。單體支柱配π型梁已不能滿足安全生產(chǎn)需要，且屬國家淘汰的采煤工藝，再加上后段煤層變厚，必須變更采煤工藝才能滿足安全生產(chǎn)需要。

2 工作面開采條件分析

2.1 1103工作面地質(zhì)構(gòu)造分析

工作面為單斜構(gòu)造，工作面內(nèi)煤層產(chǎn)狀局部變化，總體煤厚基本穩(wěn)定。煤層傾角一般10°～25°，平均15°。工作面前段揭露揭露有一段140m長的薄煤帶，煤層厚度在0.5m～2.4m，因煤層頂?shù)装寰鶠槟鄮r，強(qiáng)度相對較低，且附近及其工作面內(nèi)沒有揭露斷層，總體地質(zhì)構(gòu)造簡單對回采的影響不大。

2.2 煤層賦存條件分析

①煤層厚度。工作面里段煤層厚度為0.5～2.4m，平均1.8m；外段煤層厚度為1.8～7.6m，平均4.2m；煤層結(jié)構(gòu)簡單并且層位穩(wěn)定。根據(jù)煤層賦存情況該工作面適合采用綜采放頂煤工藝。

②煤層傾角。煤層傾角為10～25°，平均15°，煤層屬于傾斜煤層。針對大傾角綜采支架設(shè)備選購具備防倒防滑措施裝備，工作面采取調(diào)斜措施減小坡度，因此，該工作面坡度適合綜放工作面開采。

③煤的硬度。本工作面煤的普氏系數(shù)f=0.8，屬于軟煤，其特性有利于煤層及時冒落且具有可放性，以上條件適合用采煤機(jī)滾筒切割及放頂煤開采。

④煤層頂板、底板情況分析。工作面直接頂為黑色泥巖，層面含大量植物莖部化石及白云母碎片，層位穩(wěn)定，抗壓強(qiáng)度低平均厚度6.01m。老頂為灰、深灰色細(xì)～中粒石英砂巖，平均厚度6.59m，層位穩(wěn)定，抗壓強(qiáng)度較高。煤層直接底為深灰黑色砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，含砂量較少，含植物根部化石，層位比較穩(wěn)定，平均厚度3m，遇水易膨脹底鼓。老底為灰色，淺黑色，中厚-薄層狀砂巖，厚度4-5m，巖石堅硬，穩(wěn)定性較好。

工作面采用單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，在生產(chǎn)過程中，因工作面坡度大，再加上頂板的巖層賦存不均勻性，老頂呈現(xiàn)不協(xié)調(diào)破斷，工作面單體支柱工作阻力呈不均勻分布，出現(xiàn)工作面局部來壓的情況，致使出現(xiàn)單體支柱嚴(yán)重插底現(xiàn)象，實測單體支柱的初撐力為3～4MPa，經(jīng)二次補(bǔ)液后初撐力為6～8Mpa，達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。因此，單體液壓支柱配π型梁已不能滿足安全生產(chǎn)需要，且為國家淘汰的采煤工藝。

⑤瓦斯、煤塵和自燃傾向性

礦井屬瓦斯礦井，礦井絕對瓦斯涌出量1.4m3/min，相對瓦斯涌出量4.6m3/t。按礦井所采二1煤層煤的自燃傾向等級和煤塵爆炸性鑒定報告結(jié)果：為不易自燃煤層，無煤塵爆炸性。工作面回采不受瓦斯制約，能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)高效。

2.3 回采工藝方案技術(shù)比較

方案一 炮放工藝

采用單體柱（2.2米）配π型梁（2.4米）對棚支護(hù)頂板。

優(yōu)點：容易安裝，投資小。

缺點：①功效單產(chǎn)低（單產(chǎn)為1.5萬噸/月），勞動強(qiáng)度大，采煤工流失嚴(yán)重，礦井招工困難。②頂板管理難度大，安全系數(shù)低。③從礦井高產(chǎn)高效角度考慮，該工藝不適合礦井長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，因為該礦下一步規(guī)劃接替工作面可采儲量均在20萬噸以上。

方案二 綜放工藝

優(yōu)點：①用人少、單產(chǎn)高，安全高效、頂板管理有保障。②適應(yīng)于煤層厚度變化大的工作面。③該工作面煤層厚度變化大，綜采支架對煤層頂?shù)装迤鸱兓m應(yīng)性強(qiáng)。④王屋山礦下一步規(guī)劃接替工作面可采儲量均在20萬噸以上，適合采用綜放工藝。⑤礦井供電負(fù)荷及通風(fēng)能力均滿足綜放開采強(qiáng)度。⑥目前當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件類似的濟(jì)煤五礦采用輕型放頂煤工藝成功開采，其經(jīng)驗可以借鑒。且鶴煤也有輕放開采的成熟經(jīng)驗，ZF2400/16/24支架及采煤機(jī)都可以租用，可以減少投資。

缺點：①工作面夾矸增厚段，割煤時截齒消耗量大。（根據(jù)實際情況此段可以考慮炮采解決此問題）。②需要根據(jù)礦井實際地質(zhì)條件租賃支架及采煤機(jī)等設(shè)備，前期綜采設(shè)備投資較大。③綜合機(jī)械化開采速度快，接替緊張。④綜放工人施工隊伍缺乏，需要相關(guān)培訓(xùn)，特別是實操技術(shù)培訓(xùn)。

鑒于工作面實際開采條件和存在的問題，再加上礦井煤軟，其特性有利于煤層及時冒落且具有可放性，以上條件適合用采煤機(jī)滾筒切割及放頂煤開采。通過分析綜放開采在技術(shù)上更具優(yōu)越性，可行。礦研究后決定將1103工作面直接改造為綜采放頂煤開采工藝。

3 工作面配套設(shè)備

3.1 液壓支架

采用ZF2400/16/24型液壓支架72臺，適應(yīng)煤層傾角≤15°，支護(hù)高度1.6～2.4m，初撐力1932適應(yīng)煤層傾角≤15°，支護(hù)高度1.6～2.4m，工作阻力2400kN，支護(hù)強(qiáng)度0.38MPa。

3.2 采煤機(jī)

配套安裝一臺MG150/375-WD型采煤機(jī)，裝機(jī)功率375kW，適應(yīng)煤層傾角≤35°，采高1.2～2.6m，滾筒直

徑1400mm，截深630mm，牽引力450kN，牽引速度0～6m/min。

3.3 刮板運輸機(jī)

前后部刮板運輸機(jī)型號為SGD630/220型，額定功率2×110kW，運輸能力450t/h，鏈速1m/s。

4 經(jīng)濟(jì)效益

1103工作面于2014年5月1日開始試采，隨著設(shè)備的磨合和人員操作熟練程度的提高，綜放工藝的優(yōu)勢很快體現(xiàn)出來，在人員減少一半的情況下，日產(chǎn)量和推進(jìn)度為原來的2倍，工效為原來的3倍，月產(chǎn)量超過3萬噸。按現(xiàn)在260元/噸的煤價，月增加收入390萬元，同時減少工資14萬元，工程質(zhì)量優(yōu)良，且比炮采放頂煤工藝安全程度高，產(chǎn)量和工效將大幅度提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

葛云超（1978-），男，助理工程師，工作單位：濟(jì)源鶴濟(jì)王屋山煤業(yè)有限公司。