南方重災復雜地質條件礦井薄煤層高效開采技術的探索與實踐①

韓劍

摘 ? 要：為探索重災、復雜地質條件礦井薄煤層高效開采技術，芙蓉集團公司在所屬礦井進行了實踐。通過優(yōu)化開采布置，建立高效生產(chǎn)系統(tǒng)，超前進行災害治理，科學進行設備選型，合理勞動組織，實現(xiàn)了薄煤層高效開采，建立起高效開采體系。研究成果可提供同類條件礦井借鑒。

關鍵詞：重災礦井 ?復雜地質條件 ?薄煤層 ?高效開采

中圖分類號：D686 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0024-02

我國煤炭資源分布現(xiàn)狀是南貧北富，南方不但煤炭資源較少，而且煤層賦存條件復雜，災害重、構造多、煤層不穩(wěn)定等因素導致南方礦井大多井型小、成本高、煤炭開采效率低，產(chǎn)出投入比不平衡，經(jīng)濟效益差。對于南方礦井高效、經(jīng)濟開采的研究，人們開展了大量工作。本文以川煤芙蓉公司高效開采實踐為背景，針對礦井災害嚴重、地質構造復雜、煤層賦存條件差的現(xiàn)狀，通過優(yōu)化采區(qū)設計、采面布置、設備選型，改造生產(chǎn)系統(tǒng)，強化治災和生產(chǎn)組織，配套煤質保障系統(tǒng)，建立起薄煤層高效開采體系。

1 ?實施背景

芙蓉公司是川煤集團的全資子公司，公司共有生產(chǎn)礦井4對，分別位于四川省宜賓市和瀘州市境內(nèi)。四礦開采煤層薄（多在0.8～1.5m），災害嚴重（礦井為煤與瓦斯突出礦井，開采煤層部分屬易自然發(fā)火煤層），地質條件復雜，構造發(fā)育、斷層多。礦井均采用綜合機械化采煤，但受客觀條件制約，效率普遍較低，項目實施前四礦綜采平均綜合月推進度65.5m。

2 ?項目實施環(huán)境

項目分別在四礦選取一個綜采工作面進行高效開采技術的實踐研究，工作面的情況見表1。

3 ?生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化建設

3.1 優(yōu)化采區(qū)設計和采面、兩巷的布置

建設大采區(qū)，通過合并采區(qū)、改雙翼為單翼采區(qū)等方式，確保采區(qū)單翼長度不低于1500m，使采區(qū)布置符合高效、集約化生產(chǎn)需求。布置大工作面，通過合并區(qū)段、優(yōu)化工作面設計，使采面傾向長度達到160～220m合理區(qū)間，增加工作面儲量，減少工作面搬家次數(shù)，為集約化生產(chǎn)創(chuàng)造條件。嚴控工作面采高，使薄煤層綜采開采高度不低于1.4m，減少操作空間的影響。保證兩巷斷面，實行“機軌合一”， 巷道支護工藝盡量使用錨網(wǎng)噴支護，減少開采影響，減輕勞動強度。

3.2 建設、優(yōu)化運輸系統(tǒng)

建設大容量的采區(qū)煤（矸）倉，實現(xiàn)皮帶運輸連續(xù)直達地面，形成高效連續(xù)運輸系統(tǒng)。優(yōu)化工作面運輸設備，淘汰寬度1米以下的皮帶，采用橋式轉載機替換運輸順槽刮板運輸機，提升運輸系統(tǒng)保障度，提高運輸系統(tǒng)效率。

3.3 建設煤炭洗選系統(tǒng)與薄煤層綜采形成有機配套

建設洗煤廠、智能篩分選矸系統(tǒng)，通過洗選、篩分提升煤炭質量、優(yōu)化產(chǎn)品結構，升華產(chǎn)品質量與薄煤層高效生產(chǎn)建立起有機搭配。

4 ?高效管理機制建設

4.1 建設規(guī)范的采場管理體制

強化采面標準化管理，抓好采面上、下端頭、安全出口和架棚巷道超前替棚的管理，確保采場支護可靠，減少兩巷支護對生產(chǎn)的影響;抓好支架上躥、下滑、初撐力和采面“三直一平”的管理，確保采煤機割煤能割穿兩巷，減少了采場管理的影響;抓好切頂護巷的管理，實現(xiàn)了高效開采與110工法的高度結合，保障采面無縫接替。

4.2 建立超前瓦斯治理體系

提前評估抽采能力，工作面開采前對抽采設備、管路等進行升級改造，確保抽采能力可靠;施工順層抽放鉆孔，采用水力割縫技術提前對本煤層瓦斯進行預抽，減少本煤層瓦斯;施工抽放鉆孔對上覆、下覆煤層卸壓瓦斯進行攔截減少對工作面的影響;采面開采前完成“Y”型通風系統(tǒng)的構建，提前完成高位鉆場和千米大鉆機高位長鉆孔組合體系對隅角、采空區(qū)卸壓瓦斯制理，減小瓦斯對工作面回采的影響。

4.3 建設高效設備配套及保障系統(tǒng)

定標綜采工作面設備選型，以ZY1800綜采支架、MG710采煤機組、SGZ764-400刮板運輸機等設備作為主采設備定標線，全面淘汰標準線下能力不足的設備，保證設備能力高效可靠。強化設備預防性檢修工作。對綜采、綜掘大型設備實行統(tǒng)一檢修、統(tǒng)一驗收，對重要設備實行“包機”管理，采用“檢修班集中檢修+生產(chǎn)班班前檢修”的雙重檢修機制，實行“清單”管理，保證維護質量。

4.4 建立高效的構造過渡方式

構造段開采影響開采效率的因素主要是開采過程中支架咬架、擠架、工作阻力不足造成死架;構造帶中由于提底、降底，切割、拉架不到位，造成刮板運輸機不平、平直，壓死、卡死損壞設備;構造內(nèi)的頂板破碎，未超前治理或管理，垮冒嚴重。針對主要影響因素，開采過程中建立了“三提前”管理模式，即：采面開采，提前探明構造的分布;進入構造范圍前，提前制定預案，及時備齊設備、材料;構造開采過程中，根據(jù)現(xiàn)場變化提前研究進一步班生產(chǎn)的針對性措施，根據(jù)構造參數(shù)，合理調(diào)整支架位態(tài)、挑頂破底、頂板超前管理等技術指標。

4.5 實施高效的生產(chǎn)組織

勞動組織上打破傳統(tǒng)的隊伍配置模式，成立安裝準備隊，對綜采面整治、安裝和回撤，實行“專業(yè)化”管理，減少搬家倒面影響，實現(xiàn)工作面無縫對接。割煤采用“4+4+2”的割煤方式，全面實行端頭進刀，雙向割煤工藝，提升生產(chǎn)效率。

5 ?效果

5.1 使生產(chǎn)系統(tǒng)得以全面優(yōu)化，礦井實現(xiàn)集約化開采

通過優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，實行大水平、大采區(qū)、大區(qū)段、大工作面設與無煤柱切頂自成巷技術（110工法）的有機結合，使礦井萬噸掘進率由220m/萬t降到120m/萬t，四礦達產(chǎn)分別減少采煤工作面1個，新維、敘永、威鑫三礦實現(xiàn)“一面達產(chǎn)”。

5.2 生產(chǎn)效率大幅提升

通過薄煤層高效開采技術的實踐，公司四礦綜采面綜合月推進度從實施前的65.5m提高到122.2m，直接回采工效由9.76t/工提高至15.39t/工，分別提升了86.6%和57.6%。四礦綜采月推對比，見表2。

6 ?結語

通過高效技術的研究、實踐，芙蓉公司建立起重災、復雜地質條件，薄煤層綜采面高效的生產(chǎn)系統(tǒng)、管理機制，探索出一套系統(tǒng)、高效的開采體系，該體系的運用能極大提升復雜生產(chǎn)條件下薄煤層綜采生產(chǎn)效率，為優(yōu)化系統(tǒng)，減少人員創(chuàng)造條件，在南方礦井可推廣度高，研究成果可供借鑒。

參考文獻

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