薄煤層綜采在小型煤礦研究與應(yīng)用

馬振通

【摘 要】為實(shí)現(xiàn)小型礦井薄煤層的安全高效開采，改善工人的作業(yè)環(huán)境，提高工效，提升產(chǎn)能。景昇煤礦通過對薄煤層綜采開采的充分論證，首次選用ZY3000/7.5/16掩護(hù)式液壓支架，制定有效的開采技術(shù)管理措施，最終實(shí)現(xiàn)了薄煤層工作面的安全高效回采，為集團(tuán)其它礦井薄煤層開采積累了經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】小型煤礦;薄煤層;綜采;應(yīng)用

中圖分類號： TD823.251文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）04-0270-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.105

從2010年開始，河南省開始大規(guī)模對省內(nèi)的眾多私有煤礦進(jìn)行資源整合，經(jīng)過近些年的關(guān)閉退出，保留下來的煤礦已經(jīng)屈指可數(shù)。雖然保留的這些煤礦地質(zhì)賦存條件相對較好，但與國有大礦相比，仍然存在技術(shù)水平低，采掘工藝落后，產(chǎn)能低等問題。中國平煤神馬集團(tuán)做為河南省內(nèi)的大型煤炭企業(yè)之一，目前剩余的整合小型煤礦仍然有十余個，并且這些煤礦的產(chǎn)能都在30萬噸/年以下，使用炮采工藝，工效低，因此迫切需要對這些小型礦井的開采工藝進(jìn)行升級換代。本文通過對景昇煤業(yè)實(shí)施薄煤層綜采工藝進(jìn)行研究和實(shí)踐應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

1 礦井概況

景昇煤礦，位于河南省平頂山市郟縣黃道鎮(zhèn)內(nèi)，屬于中國平煤神馬集團(tuán)下屬整合煤礦，設(shè)計產(chǎn)能30萬噸/年，低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸危險性，水文地質(zhì)條件為中等，設(shè)計兩斜井開拓，布置五2、六2兩個采區(qū)上下山雙翼開采，開采水平±0m，主采五2、六2煤層，兩層煤平均煤厚均為1.2m左右，原開采工藝為懸移支架炮采，勞動強(qiáng)度大，工效低。

2 工作面概況

五2-11090采煤工作面位于礦井五2采區(qū)下山采區(qū)東翼，埋深410m～450m，走向長度1200m，傾向長度150m，采高平均1.2m，煤層傾角15～17°，結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾矸。工作面無偽頂，直接頂為泥巖，粗、細(xì)粒砂巖，厚度5～8m，基本頂為中粗粒砂巖，厚度4～6m，直接底為泥巖、細(xì)粒砂巖互層，厚度3～5m。機(jī)、風(fēng)兩巷為矩形斷面沿煤層頂板施工，局部破頂板施工，采用錨網(wǎng)索配合鋼帶支護(hù)，斷面11.2m2。

3 工作面回采工藝及綜采設(shè)備選擇

礦井根據(jù)工作面煤層地質(zhì)賦存情況，經(jīng)過專業(yè)論證，認(rèn)為五2-11090采煤工作面煤層結(jié)構(gòu)簡單，賦存較穩(wěn)定，有一定儲量，瓦斯、水害威脅較小，具備實(shí)施薄煤層綜采開采條件，采用走向長壁后退式開采方式，實(shí)現(xiàn)礦井“一井一區(qū)一面”生產(chǎn)。

礦井根據(jù)工作面頂?shù)装鍘r性、煤層厚度，頂?shù)装鍓毫Φ葏?shù)，通過技術(shù)論證，液壓支架選用ZY3000/7.5/16掩護(hù)式支架100架，額定工作阻力3000KN，支撐高度0.75～1.6m，最小控頂距3.3m，最大控頂距3.9m，采用鄰架手動操作方式操作，滿足開采支護(hù)要求[1];采煤機(jī)選用MG132/310-BW型液壓牽引采煤機(jī)，滾筒直徑1m，截深0.6m，適應(yīng)采高0.85～1.55m，適應(yīng)煤層傾≤25°，滿足工作面落煤和裝煤需要;切眼刮板輸送機(jī)選用SGZ-630/264型，機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī)選用SZB630/132型，乳化液泵站選用BRW200/31.5型乳化液泵一套，其他設(shè)備與以上設(shè)備配套選用。另外為了方便工作面上下端頭頂板管理，在切眼上下口各安裝ZY6800-17/35掩護(hù)式端頭支架2架。

4 工作面安全生產(chǎn)管理

由于景昇煤業(yè)在礦井歷史上沒有使用過綜采工藝，五2-11090采煤工作面作為礦井實(shí)施的第一個綜采工作面，對于礦井來說，屬于新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，需要探索實(shí)踐。礦井為了盡快實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，采取了以下一些列安全措施[2]：

（1）加強(qiáng)職工的教育培訓(xùn)，使工作面的每個職工熟練掌握自身的崗位職責(zé)和技術(shù)要領(lǐng)，熟悉綜采工作面的生產(chǎn)流程;采煤機(jī)司機(jī)、支架工等重要崗位熟練掌握相關(guān)設(shè)備的性能和操作方法，持證上崗。

（2）加強(qiáng)采煤工作面綜采設(shè)備的機(jī)電檢修。綜采設(shè)備對礦井而言是新技術(shù)，在剛開始操作中難免出現(xiàn)誤操作、蠻操作等現(xiàn)象，加強(qiáng)設(shè)備檢修可避免設(shè)備帶病作業(yè)。礦井實(shí)行“三八”制作業(yè)方式，兩個生產(chǎn)班，一個檢修班，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）加強(qiáng)工作面采高管理。由于五2煤層平均厚度1.2m，煤層薄的地點(diǎn)不足1m，厚的地點(diǎn)有1.5m。這就要求在生產(chǎn)時要嚴(yán)格控制采高，始終將采高控制在1.4m左右，煤層薄時，要適當(dāng)破底板巖石施工，保證滿足生產(chǎn)高度和人員操作高度，但同時也避免大量破巖石，降低煤質(zhì)，使含矸率不高于17%，灰分不高于46%。

（4）加強(qiáng)工作面頂板管理。工作面生產(chǎn)中采煤機(jī)進(jìn)刀采取端部割三角煤斜切進(jìn)刀的方式，割煤后按照作業(yè)規(guī)程要求，及時向前移架，正常移架要滯后采煤機(jī)后滾筒6m，不得超過15m，頂板破碎時要緊跟前滾筒移架或人工操作超前移架，并正確使用前護(hù)幫板和側(cè)護(hù)板，減少頂板空頂時間，保證頂板支護(hù)強(qiáng)度。

（5）加強(qiáng)上下端頭頂板管理。工作面在上下端頭各加裝2架ZY6800-17/35掩護(hù)式端頭支架，來確保切眼上下口的支護(hù)強(qiáng)度和工作空間。通過使用端頭支架，相比傳統(tǒng)的單體柱配合π型粱支護(hù)安全可靠，并降低了維護(hù)上下端頭的勞動強(qiáng)度，同時通過端頭支架來推移轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭，提高了轉(zhuǎn)載機(jī)的推移速度，提高勞動工效。但由于切眼內(nèi)高度為1.4m，下出口風(fēng)巷巷道高度為3m，在巷道連接處會出現(xiàn)臺階，為行人安全，需要在此處增設(shè)鐵質(zhì)安全扶梯，以便人員上下進(jìn)入切眼內(nèi)。

（6）加強(qiáng)動壓區(qū)超前支護(hù)管理。工作面在煤壁向外20m機(jī)風(fēng)巷動壓區(qū)范圍內(nèi)，采用DW35單體柱配合DJB-1000/300鉸接頂梁組合成支架支護(hù)兩巷頂板，超前支護(hù)距離根據(jù)頂板壓力狀況，不低于20m長，確保兩巷有足夠的通風(fēng)、運(yùn)輸、行人空間。

5 應(yīng)用效果

（1）原煤產(chǎn)量、效益提高。工作面使用綜采設(shè)備后，回采每日按正常照6刀煤計算，每刀產(chǎn)量為180噸，日產(chǎn)量為1080噸，年產(chǎn)量可達(dá)35.64萬噸。原來礦井采用懸移支架炮采，每日產(chǎn)量僅為420噸，采用綜采后，每天將比懸移支架多回采煤量約660噸，每年多21.78萬噸，按噸煤利潤100元計算，多創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約2178萬元。

（2）安全生產(chǎn)得到保障。工作面自綜采設(shè)備投入使用以來，采面杜絕了輕傷及以上人身事故，有效的解決了頂板破碎不易控制的難題，杜絕了采面漏頂、冒頂事故的發(fā)生，工人的勞動強(qiáng)度明顯降低，工人的安全系數(shù)大幅度提高，采面工程質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)顯著提升，安全生產(chǎn)得到有效保障。

（3）降低勞動強(qiáng)度，減少人員使用。礦井在采用綜采設(shè)備以前，懸移支架炮采工作面每班需要出勤35人，全部靠人力進(jìn)行打眼、爆破、攉煤、移架，平均月產(chǎn)僅為1.8萬噸。采用綜采設(shè)備之后每班僅需要出勤15人，割煤、移架全部機(jī)械化作業(yè)，平均月產(chǎn)可達(dá)3萬噸，人均工效大幅度提升，同時也降低了職工的勞動強(qiáng)度。

（4）為礦井產(chǎn)能升級奠定基礎(chǔ)。景昇煤業(yè)設(shè)計30萬噸/年產(chǎn)能，原來礦井為維持產(chǎn)能，在2個采區(qū)布置2個懸移支架炮采工作面，工效低。但隨著薄煤層綜采的實(shí)施，產(chǎn)量提高，工效提高，30萬噸產(chǎn)能已經(jīng)制約了礦井的發(fā)展，礦井計劃在五2采區(qū)和六2各安裝一個薄煤層綜采工作面，使礦井的產(chǎn)能升級為90萬噸/年，保持礦井的安全高效發(fā)展。

6 存在問題

礦井工作面上馬薄煤層綜采后，在生產(chǎn)過程中，并不是一帆風(fēng)順，也遇到了一系列問題，但通過礦井的摸索實(shí)踐，都得到了很好的處理，主要問題如下：

（1）割煤機(jī)裝煤效果差，運(yùn)輸機(jī)推移困難。由于工作面煤層薄，選用的割煤機(jī)滾筒直徑小，功率小，在落煤過程中，拾煤裝煤效果差，造成大量煤堆積在運(yùn)輸機(jī)煤壁側(cè)，使得煤機(jī)過后推移運(yùn)輸機(jī)溜槽困難。為解決此問題，礦井設(shè)計在運(yùn)輸機(jī)溜槽煤壁側(cè)底部焊接三角形鏟板，便于插入煤體，降低推移運(yùn)輸機(jī)時的阻力。

（2）上隅角瓦斯大，管理困難。由于工作面煤層只有1.2m厚，在風(fēng)巷掘進(jìn)過程中，局部沒有沿著煤層頂板施工，而是破頂1m，造成在回采過程中，切眼上口與風(fēng)巷交界處出現(xiàn)了臺階現(xiàn)象，風(fēng)巷頂板高出切眼頂板，使得風(fēng)不能完全順暢進(jìn)入上隅角頂板，造成瓦斯局部集聚。為解決瓦斯問題，礦井在工作面上隅角增設(shè)導(dǎo)風(fēng)帳和風(fēng)水聯(lián)動噴霧裝置，在生產(chǎn)過程中使用風(fēng)水聯(lián)動噴霧裝置向上隅角切頂線噴灑風(fēng)水，濕潤頂板，防止在移架過程中摩擦頂板出現(xiàn)火花。同時使用導(dǎo)風(fēng)帳向上隅角頂板處導(dǎo)風(fēng)，吹散瓦斯，杜絕瓦斯超限。

7 結(jié)語

薄煤層綜采工作面開采雖然在全國很多煤礦都得到應(yīng)用，并且設(shè)備形式多樣，但在實(shí)際開采過程中仍然難度很大。特別是在平頂山地區(qū)，雖然集團(tuán)公司曾經(jīng)上馬過薄煤層綜采，但由于產(chǎn)量低，工人工作環(huán)境差等原因，礦井不愿意開采薄煤層。但隨著礦井資源的枯竭，厚煤層的儲量不斷減少，礦井面臨關(guān)閉，使得礦井不得不考慮開發(fā)1m厚左右的薄煤層。

本文通過在景昇煤業(yè)五2煤層實(shí)施薄煤層綜采開采，從設(shè)備選型、安全管理措施、應(yīng)用效果、存在問題等方面總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，使我們認(rèn)識到薄煤層綜采開采能很好的提高礦井薄煤層的生產(chǎn)能力和工效，特別是對一些小型礦井的薄煤層開采和資源枯竭礦井的薄煤層開采提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。但同時也使我們認(rèn)識到在薄煤層開采的過程中還存在支架高度低，作業(yè)空間小，割煤機(jī)功率小等問題，如何解決空間、設(shè)備、人員共存的矛盾問題，這也是我們以后需要研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李俊杰，高鐵成，楊海河，薄煤層綜采設(shè)備選型及工藝研究，黑龍江科技信息，2011，07：44-45.

[2]初國明，綜采技術(shù)在較薄煤層工作面何實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2011，01：84-85.