大采高采煤工藝的應用

李 強

（山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 呂梁033602）

煤炭作為當前應用最為廣泛的不可再生能源，其對我國國民經(jīng)濟的增長具有不可估量的作用。近年來，隨著綜采工作面自動化設(shè)備生產(chǎn)能力的提升大大增加了煤炭的開采效率。但是，就目前的開采效率而言仍然無法滿足工業(yè)及人民生活對煤炭的需求量和需求速度。在當前綜采設(shè)備能力一定的條件下，可通過優(yōu)化采煤技術(shù)及選用最為合適的采煤工藝達到提升產(chǎn)煤效率的問題[1]。本文以西山煤電某礦3號工作面為研究載體，根據(jù)其煤層、地質(zhì)以及水文等條件對比大采高和綜放采煤工藝的特點，并確定最終的采煤工藝。

1 工程概述

西山煤電某礦西部下組煤回風巷所掘3號煤層節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)復雜；3號煤上分層厚度4.49～7.17 m，平均5.65 m；煤層上部夾石為0.10～4.30 m，平均2.50 m左右頁巖。下分層煤層厚度2.40～3.50 m，平均2.95 m，下部夾0.2 m左右的頁巖或炭質(zhì)頁巖，厚度變化不大，屬單一穩(wěn)定的中厚煤層。根據(jù)西部下組煤膠輪車巷瓦斯涌出量資料預測該工作面掘進期間瓦斯絕對涌出量為2 m3/min。工作面所屬采區(qū)及開采煤層無瓦斯動力現(xiàn)象，無煤與瓦斯突出現(xiàn)象。工作面所采煤層經(jīng)鑒定屬于有煤塵爆炸性，爆炸性指數(shù)為15.38%，自燃傾向性為Ⅱ級，屬自燃煤層。地溫為8～9℃。工作面局部壓力較大。

該工作面煤層頂板和底板情況如表1所示。

通過對該巷道的礦壓進行監(jiān)測得出：該巷道垂直方向的應力平均值為12.72 MPa，水平方向的應力平均值為6.23 MPa。

表1 工作面煤層頂板、底板情況

2 不同采煤工藝的特點分析

經(jīng)對該礦情況分析，該礦均煤層厚度為5.65 m屬于特厚煤層，且煤層的平均應力值為6.23 MPa。目前，該礦僅有一個綜采工作面，且該工作面的回采率為80%。本文以該礦唯一的工作面為研究對象，對綜放開采和大采高采煤工藝的特點進行對比分析。

2.1 大采高采煤工藝優(yōu)劣勢分析

該煤礦3號煤層采用大采高采煤工藝進行開采任務，其優(yōu)勢可歸納為以下幾點：

1）基于大采高采煤工藝的可達到單產(chǎn)量高，且在未來增產(chǎn)的潛力較大。

2）基于大采高采煤工藝具有所需設(shè)備數(shù)量少、工序簡單等優(yōu)勢。

3）基于大采高采煤工藝與放頂煤采煤工藝相比較，具有煤炭回收率，煤炭質(zhì)量好，煤矸石含量少等優(yōu)勢。

4）針對3號煤層瓦斯含量較高的問題，基于大采高采煤工藝能夠有效擴大其通風斷面面積，進而有效降低工作面的瓦斯?jié)舛取?/p>

5）基于大采高采煤工藝的的生產(chǎn)成本較低，可提升煤礦的經(jīng)濟效益[2]。

但是，3號煤層的煤質(zhì)相對腳軟，采用大采高采煤工藝容易導致煤壁片幫冒頂事故的發(fā)生，從而增加了工作面現(xiàn)場管理的難度[3]。

2.2 綜放開采采煤工藝優(yōu)劣勢分析

與大采高采煤工藝相比較，基于綜放開采采煤工藝的優(yōu)勢可歸納為如下幾點：

1）由于基于綜采采煤工藝是沿著煤層底板開始割煤的，支架上方的煤炭通過放煤口回收。因此，基于綜放開采采煤工藝其工作面不會隨著煤層厚度的變化而發(fā)生加大的變化。

2）基于綜采開采采煤工藝的采高較低，因此基于綜采開采采煤工藝不會造成由于煤壁片幫冒頂事故的發(fā)生，進而減小了工作面現(xiàn)場管理的難度[4]。

與大采高采煤工藝相比較，基于綜放開采采煤工藝的劣勢可歸納為如下幾點：

1）基于綜放開采采煤工藝對煤炭的回收率較低，遠小于基于大采高采煤工藝80%煤炭回收率，從而造成了煤炭資源的浪費，影響了煤礦的經(jīng)濟效益。

2）基于綜放開采采煤工藝所產(chǎn)煤炭中所產(chǎn)煤矸石的較多，為后續(xù)洗煤工作面增加了難度。

3）基于綜放開采采煤工藝工作面所需設(shè)備較多，在增加生產(chǎn)成本的同時，大大制約了工作面生產(chǎn)的可靠度，進而增加了工作面現(xiàn)場的管理難度。

4）基于綜放開采采煤工藝需多個出煤口配合，導致工作面的粉塵濃度較高，為工作面安全生產(chǎn)帶來隱患。

5）基于綜放開采采煤工藝使得工作面斷面面積較小，容易導致工作面瓦斯積累，為工作面安全生產(chǎn)帶來隱患。

該煤礦3號煤層工作面采用大采高采煤工藝較綜放開采采煤工藝能夠為煤礦生產(chǎn)節(jié)約生產(chǎn)成本，從而帶來更大的經(jīng)濟效益。此外，基于大采高采煤工藝能夠形成面積更大的通風斷面，從而提升了煤炭生產(chǎn)的安全系數(shù)[5]。

3 大采高采煤工藝的應用

為驗證大采高采煤工藝在厚及特厚煤層的應用效果，筆者針對該礦工作面3號煤層采用大采高采煤工藝進行生產(chǎn)。為確保大采高采煤工藝的順利實施，經(jīng)計算結(jié)合經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為工作面配置如表2所示的綜采設(shè)備。

實踐表明，采用大采高采煤工藝試采初期由于作業(yè)人員的熟練度不夠，導致工作面推進速度相對緩慢。試采結(jié)束后，基于大采高采煤工藝的回采基本恢復正常，且每天煤炭的產(chǎn)量為9 000 t，大大提升了該工作面的日產(chǎn)量。但是，由于大采高采煤工藝的初步在3號煤層工作面的應用，出現(xiàn)了如下問題并針對性的提出解決措施。

表2 3號煤層工作面關(guān)鍵綜采設(shè)備

1）實際開采中出現(xiàn)泵站水質(zhì)差的問題，為了避免由于水質(zhì)差導致管路阻塞，管路壓力受損等問題，需作業(yè)人員定期對支架閥進行檢查并更換，此外并出臺相關(guān)規(guī)章制度加強對泵站的管理。

2）推溜操作中導致刮板輸送機飄起且無法被拉回。針對上述問題，加強對工作面現(xiàn)場管理的力度，并定期清理刮板輸送機溜槽下的煤，且在推溜操作時采用單體液壓支柱壓住刮板輸送機，保證臥底量不超過200 mm。

4 結(jié)語

綜采工作面的采煤效率除了受制于綜采設(shè)備的生產(chǎn)能力外，還需采煤工藝息息相關(guān)。對于工作面煤炭較厚或者特厚的情況，基于大采高采煤工藝不僅能夠提升產(chǎn)煤效率，還能提升了工作面生產(chǎn)的安全性。但是，基于大采高采煤工藝進行開采任務時需關(guān)注泵站水質(zhì)和導致刮板輸送機飄起無法拉回的問題，并結(jié)合現(xiàn)場情況采用相應的措施。