新型開采技術(shù)在崔家溝煤礦中的應(yīng)用

麻書孟

摘 要 本文論述了陜西銅川崔家溝煤礦由于開采技術(shù)、工藝等原因，一直未能達(dá)到礦井生產(chǎn)能力，為了能夠達(dá)產(chǎn)，通過對新技術(shù)、新工藝的學(xué)習(xí)，引入了大采高綜放開采技術(shù)，并對支架及配套設(shè)備選型做出了大膽嘗試，在文中著重介紹了崔家溝煤礦現(xiàn)狀及新工作面實際情況，采用大采高綜放開采技術(shù)的具體工藝流程及工藝要求，在開采過程中體現(xiàn)出來的優(yōu)勢，使礦井達(dá)到了核定生產(chǎn)能力。

關(guān)鍵詞 大采高 綜采工作面 地表水 地下水 割煤

中圖分類號：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0064-03

崔家溝煤礦位于焦坪礦區(qū)中南部，北與玉華煤礦相鄰，南與下石階煤礦相鄰。根據(jù)國土資源部頒發(fā)采礦許可證，崔家溝煤礦井田范圍：東經(jīng)108°49′00″～108° 55′00″，北緯35°15′00″～35°19′00″。井田東西長8km，南北寬2～6km，面積28.2008km2。礦井生產(chǎn)能力為2.10Mt/a?，F(xiàn)開采水平為+1000m水平，開拓方式為斜井開拓。礦井現(xiàn)使用的井筒有：主斜井、副斜井、杏樹坪行人斜井、翁溝進(jìn)風(fēng)立井和翁溝回風(fēng)立井。由于開采技術(shù)、工藝等原因，一直未能達(dá)到礦井生產(chǎn)能力，我們引入大采高綜放開采技術(shù)在新開采區(qū)域進(jìn)行有益嘗試取得了較好的效果。

1 大采高簡述

大采高采煤法是大采高一次采全厚采煤法的簡稱，是指采用機(jī)械一次性開厚在3.5～6m的采煤法，需備用工作面準(zhǔn)備及時到位，廣泛應(yīng)用于傾角較小、采高在3.5m以上的煤層，大型煤礦所采用的采煤方法。大采高采煤方式相對于放頂煤方法而言煤層厚度上適用范圍較薄，更符合我國煤炭開采現(xiàn)狀，因此大采高技術(shù)是今后研究與發(fā)展的重點(diǎn)。

2 工作面概況

2311工作面是2303綜放工作面的接續(xù)工作面，也是礦井三采區(qū)開采的第三個工作面，位于采區(qū)東部，工作面東、西兩側(cè)的2313工作面和2309工作面暫未開采，該工作面南測為三采區(qū)東翼巷道，北部為井田北部邊界。煤層傾角：2～10°，平均5.5°。煤層厚度：0.3～19m，平均可采8.3m。地質(zhì)儲量為5.40Mt，可采儲量為3.45Mt。

2.1 瓦斯、煤塵及煤層自燃情況

1.絕對瓦斯涌出量：3.5m3/min。

2.絕對二氧化碳涌出量：1.9m3/min。

3.煤塵爆炸指數(shù)：28.71%。

4.煤塵爆炸危險性：有爆炸性。

5.煤層自燃傾向性：屬于Ⅱ類自燃煤層。

2.2 煤層頂、底板巖性

煤層頂?shù)装迩闆r如表1所示。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

2311工作面總體受崔家溝向斜構(gòu)造控制，工作面位于向斜東翼，煤層走向近東西向，總體呈較寬緩單斜構(gòu)造。運(yùn)順550～960m段受成煤期地質(zhì)構(gòu)造影響，此區(qū)段為無煤段且向回順及西部延伸，造成工作面前、后部區(qū)段煤層較穩(wěn)定，中間變化段煤層厚度變化大且西薄東厚（由0m至約19m）;500m向外會有大面積的淋水區(qū)域貫穿工作面初步至停采線向內(nèi)200m處。經(jīng)綜合成果分析，該構(gòu)造影響長度約為410m，寬度最大約60m;工作面地層不受巖漿巖影響，無煤構(gòu)造帶對2311工作面回采有較大影響。

2.4 水文情況

2.4.1 地表水

2311工作面開采煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面下，一般情況上覆基巖厚度遠(yuǎn)大于工作面開采后形成的導(dǎo)水裂隙帶高度，不會直接導(dǎo)通地表水體，但在生產(chǎn)實際中，甕溝水庫附近河流流量的減少，說明地表水可能通過補(bǔ)給地下水而間接涌入礦井井下，可能成為工作面充水的間接水源。

2.4.2 地下水

2311工作面煤層埋藏相對較深，根據(jù)導(dǎo)水裂隙帶計算，工作面開采后局部導(dǎo)水裂隙帶高度，可突破至洛河砂巖含水層，洛河砂巖含水層富水性強(qiáng)。延安組、直羅組和部分區(qū)域洛河組含水層被導(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)通而成為工作面的直接充水水源，對煤層開采會造成直接的威脅。

2.4.3 采空區(qū)積水

2311工作面位于三采區(qū)東翼，四周無采空區(qū)，故回采期間不受采空區(qū)積水影響。

2.4.4 充水通道

2311工作面充水主要是通過冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶以及含水層孔隙裂隙以及人為可能導(dǎo)致的通道等。

2.4.5 井下水文地質(zhì)情況

4-2煤層老頂“小街砂巖”、直羅組底部砂巖、洛河砂巖均為含水層。各含水層在局部低洼處含有層間孔隙水和裂隙水，尤其是崔家溝向斜靠近軸部的區(qū)域是良好的賦水區(qū)域。

根據(jù)地測部門提供資料，預(yù)測2311工作面回采期間正常涌水量168m3/h，最大涌水量252m3/h。

3 大采高的采面應(yīng)用

3.1 工藝流程

3.1.1 正常生產(chǎn)時工藝流程

采煤機(jī)割煤——拉支架（伸護(hù)幫板）——推前部刮板輸送機(jī)——拉后部刮板輸送機(jī)——（收護(hù)幫板）采煤機(jī)割煤——拉支架（伸護(hù)幫板）——推前部刮板輸送機(jī)——滯后采煤機(jī)割煤點(diǎn)30m綜放——拉后部刮板輸送機(jī)。

3.1.2 進(jìn)刀方式

采用兩端頭斜向切入入刀割三角煤方法，工作面兩端頭斜向切入入刀割三角煤工藝流程：

1.采煤機(jī)在工作面前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭或機(jī)尾段斜切進(jìn)刀，工作面前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭或機(jī)尾段30m范圍內(nèi)處于彎曲狀再斜切進(jìn)刀，進(jìn)刀距離為30m，該范圍呈直線狀推向煤壁。

2.采煤機(jī)開動割煤直至前后滾筒完全進(jìn)入煤壁時，即由端頭斜切進(jìn)入30m后，推移工作面前部刮板輸送機(jī)30m范圍處于彎曲段成一條直線。

3.調(diào)整采煤機(jī)上、下滾筒位置，而后反向割三角煤。

4.采煤機(jī)把端頭三角煤割完后，調(diào)整上下滾筒，開始全長割煤，然后跟機(jī)拉架推移輸送機(jī)作業(yè)，推移支架距離采煤機(jī)不小于12m且不應(yīng)該超過15m。

3.2 工藝要求

3.2.1 割煤

2311綜放工作面采用ZF10500/20/38D中間支架127臺，ZFG10500/26/40D過渡支架7臺，共計134臺支架，支架中心距1.5m，工作面最大控頂距5.501m，最小控頂距4.901m，移架、推溜步距均為0.6m。采面設(shè)有SGZ800/700×2前部刮板輸送機(jī)、SGZ1000/700×2后部刮板輸送機(jī)和MG500/1130-WD采煤機(jī)。采用MG 500/1130-WD型雙滾筒采煤機(jī)雙向割煤（無論采煤機(jī)在采煤工作面的上端或下端，按推進(jìn)方向，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤），余煤在推移刮板輸送機(jī)過程中由鏟煤板鏟入工作面前部刮板輸送機(jī)內(nèi)，采高控制在3.5±0.1m。

3.2.2 推移液壓支架

收護(hù)幫板→降前梁→降頂梁（200mm以內(nèi)）→移支架→升頂梁→升前梁→打出護(hù)幫板。

移架時，以能使支架前移為宜，主頂梁下降量控制在200mm以內(nèi)，防止咬架或漏頂煤。如機(jī)道頂煤破碎必須將支架護(hù)幫板伸出護(hù)住機(jī)道新露出的頂煤防止機(jī)道漏頂。移架后，支架要呈一直線，并控制最小端面距不得大于300mm。升架時，支架必須接頂且必須升緊，初撐力達(dá)到6185KN。移架滯后采煤機(jī)后滾筒不得超過5m，否則必須停機(jī)，等待移架。

3.2.3 推前部刮板輸送機(jī)

距離采煤機(jī)行走后部滾筒不小于15m外開始推移刮板輸送機(jī)，跟機(jī)分段推入，以保持輸送機(jī)最大程度呈直線狀，刮板輸送機(jī)的彎曲段不小于15m，刮板輸送機(jī)彎曲度不大于3°，不得出現(xiàn)急彎，以防出現(xiàn)斷連接環(huán)或溜槽錯口。

3.2.4 放頂煤

頂煤在礦山壓力及支架尾梁反復(fù)升降的作用下，沿支架切頂線破碎冒落，冒落松散煤通過支架尾梁升降及插板伸縮放入后部刮板輸送機(jī)上。

1.放煤步距：1.26m，即兩采一放。（根據(jù)工作面頂板壓力、頂煤厚度等現(xiàn)場情況也可采取一采一放進(jìn)行放煤）

2.放煤方法：放頂煤由專職放煤工負(fù)責(zé)，放頂煤以雙輪順序放煤為主，第一輪放頂煤從機(jī)頭4#架開始依次向機(jī)尾放頂煤，每架先預(yù)放頂煤三分之一，以松動頂部煤體，放第一輪頂煤和第二輪頂煤中間間隔10臺支架，機(jī)尾放至最后四架處停止放頂煤。機(jī)尾向機(jī)頭放煤操作方法一致，從機(jī)尾第四架開始向機(jī)頭方向放煤至4#架，也可根據(jù)放煤見矸情況采用多輪順序放煤。

3.具體操作要求：

（1）從機(jī)頭向機(jī)尾方向（或從機(jī)尾向機(jī)頭方向）利用支架尾梁升降及插板伸縮放煤，反復(fù)操作，將煤放凈，直至見矸。放煤完畢，及時將支架尾梁升起（鄰架尾梁避免錯茬），插板伸出。

（2）放煤工應(yīng)加強(qiáng)責(zé)任心，放煤時注意觀察煤流情況，遇到矸石時要及時停止放煤，將尾梁升起，插板伸出。

（3）放煤時，若遇大塊煤不易放出，可反復(fù)伸縮插板，并上下擺動尾梁使其破碎、充分冒落。

（4）放煤時要加強(qiáng)煤質(zhì)管理，見矸即停止放煤，保證含矸率及灰分不超標(biāo)。放煤嚴(yán)禁漏架不放，頂煤要放凈，嚴(yán)禁隨意丟失頂煤。加強(qiáng)頂煤的回收，提高回采率。

（5）要嚴(yán)格把控采煤機(jī)勻速割煤和放煤煤量，確保運(yùn)輸煤量均衡，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

（6）工作面機(jī)頭留3臺支架、機(jī)尾留5臺支架不放煤（均為過渡支架），以維護(hù)出口頂板的安全。

3.2.5 拉移后部刮板輸送機(jī)

拉移后部刮板輸送機(jī)與推移前部刮板輸送機(jī)相同，分段拉移，拉移后部刮板輸送機(jī)后保證其呈一直線，不得出現(xiàn)急彎，防止出現(xiàn)斷連接器銷子或溜槽錯口。

3.2.6 轉(zhuǎn)載機(jī)的拉移

工作面每回采一個循環(huán)后，轉(zhuǎn)載機(jī)由皮帶自移機(jī)尾推移缸、端頭支架拉移千斤共同作用拉移，拉移進(jìn)度每次1.26m，工作面每推進(jìn)2.52m要縮短一次運(yùn)輸巷皮帶機(jī)尾。

3.3 頂板管理

1.2311綜放工作面選用134臺支架。其中中間支架ZF10500/20/38D有127臺，過渡支架ZFG10500/26/40D有7臺，支架中心距1.5m，工作面最大控頂距5.501m，最小控頂距4.901m。

2.工作面運(yùn)順、回順端頭支護(hù)。上端頭（回順）采用一對4m邁步長梁及鉸接梁配合單體支柱進(jìn)行支護(hù)。長梁支護(hù)成對使用，一梁不少于三柱，邁步移設(shè)，兩根梁間距不大于300mm。超前支護(hù)兩排十字鉸接梁棚延伸至放頂線，當(dāng)邁步長梁與鉸接梁棚間距大于1m時，采用HDJA-1200鉸接梁配合單體支柱加打一趟支護(hù)，一梁一柱;以此類推，保證端頭鉸接梁排距不大于1m;下端頭采用一臺端頭支架進(jìn)行支護(hù)，端頭支架與工作面支架支護(hù)間隙不大于0.5m。端頭壓力增大時及時加補(bǔ)支護(hù)。

3.特殊支護(hù)：

（1）為加大支護(hù)斷面，提高支護(hù)強(qiáng)度，超前十字鉸接梁支護(hù)可根據(jù)頂板壓力情況進(jìn)行橫向支護(hù)延伸，或采用π型鋼梁、鉸接梁、半圓木配合單體支柱加強(qiáng)支護(hù)。

（2）對巷道斷面變形嚴(yán)重，原有支護(hù)損壞的區(qū)域采用π型鋼梁、鉸接梁、半圓木配合單體支柱加強(qiáng)支護(hù)，必要時補(bǔ)打巷道錨桿（錨索）。

（3）運(yùn)順、回順兩巷根據(jù)頂板情況（頂板破碎、壓力大時）采取加強(qiáng)支護(hù)措施，由于巷道底板遇水變軟，底板容易底鼓變形，支柱必須穿柱鞋。

4 大采高綜放開采的優(yōu)點(diǎn)

4.1 有利于提高勞動效率

在大采高綜放采煤方式下，雙向割煤能夠很好地確保支架工、煤機(jī)司機(jī)和放煤工完成割放煤動作配合時間最短，有效提升了勞動效率，比雙行程縮短了將近一半時間，極大地降低了勞動強(qiáng)度。在推采過程中，大采高綜放方式下支架跟進(jìn)快，對項板能夠起到較好的支護(hù)作用。另外，刮板輸送機(jī)在工作中移動的幅度較小，在推移操作上更易操作。

4.2 有利于提高回采效率

大采高相應(yīng)的支架高度增加，支架切頂線升高，支架自重增加，支撐力也相應(yīng)增大。頂煤在支架的作用下更容易垮落。

4.3 有利于降低安全事故率

大采高相應(yīng)的會為職工提供更為寬闊的安全操作空間，從而使職工在割煤、移架、移溜、放煤等操作中更加從容，有了躲避空間。

5 結(jié)語

崔家溝煤礦在2311工作面引入了大采高綜放開采技術(shù)，并對支架及配套設(shè)備選型做出了大膽嘗試，提高了礦井實際生產(chǎn)能力，大大降低了設(shè)備事故率，為大采高綜放開采技術(shù)推廣應(yīng)用提供了事實依據(jù)。