煤礦開采中綜放綜采混合開采技術(shù)的應(yīng)用

和國瑞(子長縣中達(dá)焦家溝煤業(yè)有限公司，陜西 子長 717300)

0 引言

傳統(tǒng)煤礦開采時(shí)受制于技術(shù)措施的限制，對于相對較厚的煤層主要采取的是分層開采的方式來進(jìn)行。近些年隨著技術(shù)水平的快速提升，綜放綜采混合開采技術(shù)有了較大提升，大范圍地被應(yīng)用于煤礦開采當(dāng)中。但是其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)往往受到區(qū)域地質(zhì)條件以及所用設(shè)備等方面的影響，使得此技術(shù)在工作面較小的情況下無法對上分層邊緣進(jìn)行回采，需要根據(jù)具體情況對煤礦開采方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提升煤礦的產(chǎn)量，獲取更好經(jīng)濟(jì)效益。

1 案例基本概況

某煤礦的某工作面處在中下部煤層，共包括3個(gè)自然分層，其中兩層間含有夾矸，總體厚度在6.5 m左右。前期開采過程已經(jīng)對運(yùn)輸煤層的巷道設(shè)定了相應(yīng)的角度(控制在3～13°范圍)，此煤礦的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 煤層相關(guān)指標(biāo)

2 綜放綜采混合開采技術(shù)所用設(shè)備分析

2.1 工作面支架

根據(jù)此煤礦的具體參數(shù)指標(biāo)設(shè)定采用MAX-200型號(hào)的采煤機(jī)械，同時(shí)要配備相應(yīng)規(guī)格(SGZ-764/630)的輸送運(yùn)輸設(shè)備。另外，為了確保巷道的安全性，需要在綜合采煤區(qū)域設(shè)置工作面專用支架(型號(hào)為：ZY-35)進(jìn)行支護(hù)[1]。雖然無需在綜采綜放交接區(qū)域設(shè)置排尾架，但是需要設(shè)置基本架來確保采煤工作的順利進(jìn)行，防止引發(fā)煤炭輸送設(shè)備出現(xiàn)故障，從根本上保障采煤工作的順利進(jìn)行。

2.2 運(yùn)輸機(jī)

在對煤礦資源進(jìn)行開采時(shí)往往將所采煤炭堆放在運(yùn)輸巷道的側(cè)部，同時(shí)運(yùn)輸煤炭的刮板輸送設(shè)備尾部設(shè)置在巷道中部。對煤炭進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)為了將刮板機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率控制在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，要對刮板設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行升級(jí)，并且要控制此刮板輸送設(shè)備的尾部長度在500 mm，寬度在900 mm。

2.3 作業(yè)面頂板

要加強(qiáng)對作業(yè)面頂板的管理力度，確保放煤的合理性。在實(shí)際操作時(shí)首先要通過大板梁+單體柱對端頭部位進(jìn)行有效支護(hù)，之后需要在假頂和實(shí)煤體之間注入玻璃鋼樹脂全錨、馬麗散錨固劑，同時(shí)要特別加強(qiáng)對破碎煤柱的支護(hù)。要參照礦壓的具體變化情況，通過單輪間隔順序放煤，要確保煤步距和割煤的同步性。除此之外，為了進(jìn)一步保證安全性，需要在運(yùn)輸機(jī)的頭部設(shè)置5個(gè)支架，在尾部設(shè)置3個(gè)支架。

3 綜放綜采混合開采技術(shù)的應(yīng)用分析

(1)在進(jìn)行煤礦開采過程中要確保工作面位置應(yīng)用的支架工作阻力滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，首次煤礦開采時(shí)支架支撐力并不會(huì)很高，一旦出現(xiàn)礦壓激增的情況就會(huì)對工作面順利開采造成較大影響，所以一定要對液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，確保其能夠?qū)χЪ芴峁┳銐虻闹瘟?。另外，為了快速推進(jìn)工作面的開采、降低工作面所承受的壓力，可以采用追機(jī)作業(yè)(設(shè)置有壓移架)的形式進(jìn)行開采，同時(shí)要對封閉工作面斷面頂板進(jìn)行及時(shí)、有效地支護(hù)，確保其安全性。

(2)對于此煤礦來說，理論計(jì)算工作面支架額定障礙數(shù)值(綜放)為4 800 kN，但是綜采則是3 920 kN，對其進(jìn)行深入分析可知綜放面最大數(shù)值達(dá)到額定值的71.5%，綜采面最大數(shù)值達(dá)到額定值的86.3%。具體應(yīng)用時(shí)支架阻力存在相應(yīng)的冗余，一旦工作面發(fā)生礦壓的情況，那么綜放以及綜采的剩余支撐力分別會(huì)達(dá)到28.7%和14.2%。之后利用對工作面壓力變化的監(jiān)控來確定煤礦基本頂活動(dòng)的相關(guān)規(guī)律，一般情況下工作面上面基本頂首次垮落步距設(shè)定在18.5～26.1 m范圍內(nèi)，工作面上面容易產(chǎn)生不同步的情況。這就說明在基本頂存在壓力情況下，可能會(huì)在綜放位置產(chǎn)生滯后性，而在綜采位置出現(xiàn)超前的情況。但是在相交區(qū)域還是會(huì)受到上分層開采時(shí)剩余集中壓力的影響，所以總的來說此區(qū)域承受壓力要明顯超過其他位置[2]。

(3)在進(jìn)行開采時(shí)一定要根據(jù)煤礦的具體情況設(shè)定合適的工作面兩巷布置形式，同時(shí)也要確定好合理的開采工藝系數(shù)，在實(shí)際操作時(shí)一定要盡量降低煤柱損失率，減少剪應(yīng)力集中的區(qū)域。在具體操作時(shí)要根據(jù)開采區(qū)域礦壓所具有的特點(diǎn)來進(jìn)行，要保證混合開采工作面中線與上分層回風(fēng)巷中線錯(cuò)開8 m。在實(shí)際開采時(shí)受到開采設(shè)備技術(shù)性能的影響，若是將混合開采工作面切眼長度延長到230 m，那么需要將外錯(cuò)上分層運(yùn)輸巷道設(shè)置成為80 m。為了進(jìn)一步加強(qiáng)頂板綜放綜采交接位置的管理效果，嚴(yán)禁在綜放區(qū)域機(jī)尾3架區(qū)域存煤，但是在綜放工作區(qū)域范圍內(nèi)采取一刀一放的模式，對于混合開采工作面來說要采取端面斜切進(jìn)刀雙向采煤的方法，要保證放煤的距離至少在0.6 m之上。

(4)要加強(qiáng)混合開采技術(shù)的應(yīng)用，在完成上分層回采之后會(huì)在人工頂板、煤頂邊緣區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中的情況，從而造成對頂板管理的困難，容易出現(xiàn)片幫冒頂?shù)膯栴}，所以要對工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。若是支架要進(jìn)行前移那么要加快前移的速度，同時(shí)要利用采煤機(jī)頂板進(jìn)行刮平操作，這樣能夠大大簡化頂梁接頂，從而能夠減小頂煤裸露的時(shí)間和面積。除此之外，為了確保開采的順利實(shí)施，要對原有機(jī)采高度進(jìn)行必要調(diào)整，對于此煤礦的情況進(jìn)行分析可知，在距離煤層底板3 m區(qū)域存在穩(wěn)定性較好的分層，所以可以將原有機(jī)采高度調(diào)節(jié)到2.8 m之下，這樣能夠最大程度降低對穩(wěn)定層的破壞，能夠降低煤壁片幫。

4 綜放綜采混合開采技術(shù)應(yīng)用中的問題和應(yīng)對策略

4.1 綜放綜采混合開采技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和問題分析

綜放綜采混合開采技術(shù)具有較高的先進(jìn)性，能夠?qū)ζ髽I(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，并且只是在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，利用針對性改進(jìn)措施能夠?qū)崿F(xiàn)全新的開采模式。此種方式無需投入大量資金在設(shè)備改造方面，并且所采用的設(shè)備能耗相對較低，對于有效降低煤礦開采成本是非常有益的，能夠幫助企業(yè)獲取更大經(jīng)濟(jì)收益。另外，綜放綜采混合開采技術(shù)的應(yīng)用不但能夠滿足煤礦企業(yè)生產(chǎn)方面的需要，同時(shí)也能夠提升煤礦資源開采的充分性，提升資源的利用率。綜放綜采混合開采技術(shù)能夠發(fā)揮作用和價(jià)值的根本在于利用全新設(shè)備，若是煤礦沒有對設(shè)備進(jìn)行及時(shí)更新升級(jí)就無法發(fā)揮出此技術(shù)的優(yōu)勢，無法保證生產(chǎn)效率達(dá)到設(shè)定效果。另外，在此技術(shù)應(yīng)用過程中，資金投入不足也是影響其發(fā)揮價(jià)值的關(guān)鍵因素。從另一個(gè)角度來看也說明了企業(yè)沒有制定明確的發(fā)展規(guī)劃，管理人員技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)不足，這就影響到了資金方面的投入以及技術(shù)升級(jí)改造的決心。另外，缺少專業(yè)能力較強(qiáng)、綜合素質(zhì)較高的技術(shù)人員也限制了此技術(shù)作用的發(fā)揮，無法對此技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行有效指導(dǎo)，這些都會(huì)造成綜放綜采混合開采技術(shù)發(fā)揮不出充分的作用[3]。

4.2 煤礦開采中綜放綜采混合開采技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)對策

對于現(xiàn)代煤礦企業(yè)來說，想要在激烈的市場競爭中更好的發(fā)展，要進(jìn)一步增強(qiáng)技術(shù)的升級(jí)改造，通過合理的資金投入來對設(shè)備進(jìn)行更新，同時(shí)要進(jìn)行有效的人才管控，通過多方措施的有效結(jié)合才可以最大程度提升生產(chǎn)效率，企業(yè)的管理人員要充分意識(shí)到這些措施的重要性，將其有效落實(shí)，推動(dòng)企業(yè)發(fā)展。

第一，加大技術(shù)投入，保持設(shè)備以及工藝的先進(jìn)性。綜放綜采混合開采技術(shù)并非一成不變，而是要按照煤礦企業(yè)所面臨的工作環(huán)境變化以及礦脈分布變化不斷升級(jí)調(diào)整的。不同采煤企業(yè)所面臨的生產(chǎn)環(huán)境都是不同的，要按照自身具體情況進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，可以采取分層開采、分層疊加、集中采掘等不同工藝措施來提升煤礦開采效率以及設(shè)備使用效率?？偟膩碚f，煤礦企業(yè)需要不斷加大技術(shù)投入，在確保技術(shù)應(yīng)用合理、安全、高效的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。對于綜放綜采混合開采技術(shù)來說，其最為關(guān)鍵的優(yōu)勢就在于工藝和設(shè)備的先進(jìn)性，很多企業(yè)在具體開采過程中更加關(guān)注的是運(yùn)輸設(shè)備、支架等設(shè)備自身問題，對于設(shè)備的維護(hù)和更新升級(jí)重視不足，無法充分發(fā)揮出技術(shù)方面的優(yōu)勢。針對此問題，相關(guān)工作人員要加強(qiáng)設(shè)備的監(jiān)控以及維保，要充分明確設(shè)備所處運(yùn)行狀態(tài)，要設(shè)定出較為明確的技術(shù)判定標(biāo)準(zhǔn)。若是正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備可以滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，但是出現(xiàn)突然的減產(chǎn)或者效率降低等問題，那么要第一時(shí)間判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判定其是否要進(jìn)行維保，或者是判定其是否達(dá)到淘汰標(biāo)準(zhǔn)，將其作為更新改造的依據(jù)[4]。第二，加大資金方面的投入力度。綜放綜采混合開采技術(shù)應(yīng)用過程中會(huì)消耗非常大的資金，所以煤礦企業(yè)要根據(jù)自身發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行合理的資金投入。對于那些已經(jīng)進(jìn)行了設(shè)備升級(jí)改造的煤礦企業(yè)來說，要進(jìn)一步增強(qiáng)先進(jìn)設(shè)備的研究和創(chuàng)新，最大程度為企業(yè)設(shè)備升級(jí)改造提供充足的資金保障，保證技術(shù)創(chuàng)新工作能夠順利實(shí)施，為企業(yè)長期競爭力提供保障。第三，加強(qiáng)人才的培養(yǎng)。注重人才的培養(yǎng)和引進(jìn)是保障綜放綜采混合開采技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)。在引入新技術(shù)的同時(shí)要增強(qiáng)技術(shù)人才的培養(yǎng)，同時(shí)要定期組織開展系統(tǒng)的培訓(xùn)和考核，最終建立起一支專業(yè)技術(shù)出眾、綜合素質(zhì)較高的人才隊(duì)伍，確保綜放綜采混合開采技術(shù)的有效應(yīng)用。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)快速發(fā)展，對于煤炭資源的需求量越發(fā)旺盛，這也對煤礦企業(yè)的生產(chǎn)提出了更高要求。煤礦企業(yè)需要加強(qiáng)綜放綜采混合技術(shù)的應(yīng)用和推廣，通過先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用來提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，更好的推進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展。