新型開采技術在崔家溝煤礦中的應用

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、工藝等原因，一直未能達到礦井生產能力，為了能夠達產，通過對新技術、新工藝的學習，引入了大采高綜放開采技術，并對支架及配套設備選型做出了大膽嘗試，在文中著重介紹了崔家溝煤礦現狀及新工作面實際情況，采用大采高綜放開采技術的具體工藝流程及工藝要求，在開采過程中體現出來的優勢，使礦井達到了核定生產能力。

關鍵詞 大采高 綜采工作面 地表水 地下水 割煤

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

崔家溝煤礦位于焦坪礦區中南部，北與玉華煤礦相鄰，南與下石階煤礦相鄰。根據國土資源部頒發采礦許可證，崔家溝煤礦井田范圍：東經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。礦井生產能力為2.10Mt/a?，F開采水平為+1000m水平，開拓方式為斜井開拓。礦井現使用的井筒有：主斜井、副斜井、杏樹坪行人斜井、翁溝進風立井和翁溝回風立井。由于開采技術、工藝等原因，一直未能達到礦井生產能力，我們引入大采高綜放開采技術在新開采區域進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，是指采用機械一次性開厚在3.5～6m的采煤法，需備用工作面準備及時到位，廣泛應用于傾角較小、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狀，因此大采高技術是今后研究與發展的重點。

2 工作面概況

2311工作面是2303綜放工作面的接續工作面，也是礦井三采區開采的第三個工作面，位于采區東部，工作面東、西兩側的2313工作面和2309工作面暫未開采，該工作面南測為三采區東翼巷道，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：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

煤層頂底板情況如表1所示。

2.3 地質構造

2311工作面總體受崔家溝向斜構造控制，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造。運順550～960m段受成煤期地質構造影響，此區段為無煤段且向回順及西部延伸，造成工作面前、后部區段煤層較穩定，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域貫穿工作面初步至停采線向內200m處。經綜合成果分析，該構造影響長度約為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地侵蝕基準面下，一般情況上覆基巖厚度遠大于工作面開采后形成的導水裂隙帶高度，不會直接導通地表水體，但在生產實際中，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，根據導水裂隙帶計算，工作面開采后局部導水裂隙帶高度，可突破至洛河砂巖含水層，洛河砂巖含水層富水性強。延安組、直羅組和部分區域洛河組含水層被導水裂隙帶導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 采空區積水

2311工作面位于三采區東翼，四周無采空區，故回采期間不受采空區積水影響。

2.4.4 充水通道

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

2.4.5 井下水文地質情況

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域是良好的賦水區域。

根據地測部門提供資料，預測2311工作面回采期間正常涌水量168m3/h，最大涌水量252m3/h。

3 大采高的采面應用

3.1 工藝流程

3.1.1 正常生產時工藝流程

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

3.1.2 進刀方式

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.采煤機在工作面前部刮板輸送機機頭或機尾段斜切進刀，工作面前部刮板輸送機機頭或機尾段30m范圍內處于彎曲狀再斜切進刀，進刀距離為30m，該范圍呈直線狀推向煤壁。

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

3.調整采煤機上、下滾筒位置，而后反向割三角煤。

4.采煤機把端頭三角煤割完后，調整上下滾筒，開始全長割煤，然后跟機拉架推移輸送機作業，推移支架距離采煤機不小于12m且不應該超過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。采面設有SGZ800/700×2前部刮板輸送機、SGZ1000/700×2后部刮板輸送機和MG500/1130-WD采煤機。采用MG 500/1130-WD型雙滾筒采煤機雙向割煤（無論采煤機在采煤工作面的上端或下端，按推進方向，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤），余煤在推移刮板輸送機過程中由鏟煤板鏟入工作面前部刮板輸送機內，采高控制在3.5±0.1m。

3.2.2 推移液壓支架

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

移架時，以能使支架前移為宜，主頂梁下降量控制在200mm以內，防止咬架或漏頂煤。如機道頂煤破碎必須將支架護幫板伸出護住機道新露出的頂煤防止機道漏頂。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，初撐力達到6185KN。移架滯后采煤機后滾筒不得超過5m，否則必須停機，等待移架。

3.2.3 推前部刮板輸送機

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

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上。

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

2.放煤方法：放頂煤由專職放煤工負責，放頂煤以雙輪順序放煤為主，第一輪放頂煤從機頭4#架開始依次向機尾放頂煤，每架先預放頂煤三分之一，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，機尾放至最后四架處停止放頂煤。機尾向機頭放煤操作方法一致，從機尾第四架開始向機頭方向放煤至4#架，也可根據放煤見矸情況采用多輪順序放煤。

3.具體操作要求：

（1）從機頭向機尾方向（或從機尾向機頭方向）利用支架尾梁升降及插板伸縮放煤，反復操作，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）放煤工應加強責任心，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）放煤時要加強煤質管理，見矸即停止放煤，保證含矸率及灰分不超標。放煤嚴禁漏架不放，頂煤要放凈，嚴禁隨意丟失頂煤。加強頂煤的回收，提高回采率。

（5）要嚴格把控采煤機勻速割煤和放煤煤量，確保運輸煤量均衡，設備運轉正常。

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

3.2.5 拉移后部刮板輸送機

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

3.2.6 轉載機的拉移

工作面每回采一個循環后，轉載機由皮帶自移機尾推移缸、端頭支架拉移千斤共同作用拉移，拉移進度每次1.26m，工作面每推進2.52m要縮短一次運輸巷皮帶機尾。

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.工作面運順、回順端頭支護。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行支護。長梁支護成對使用，一梁不少于三柱，邁步移設，兩根梁間距不大于300mm。超前支護兩排十字鉸接梁棚延伸至放頂線，當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，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行支護，端頭支架與工作面支架支護間隙不大于0.5m。端頭壓力增大時及時加補支護。

3.特殊支護：

（1）為加大支護斷面，提高支護強度，超前十字鉸接梁支護可根據頂板壓力情況進行橫向支護延伸，或采用π型鋼梁、鉸接梁、半圓木配合單體支柱加強支護。

（2）對巷道斷面變形嚴重，原有支護損壞的區域采用π型鋼梁、鉸接梁、半圓木配合單體支柱加強支護，必要時補打巷道錨桿（錨索）。

（3）運順、回順兩巷根據頂板情況（頂板破碎、壓力大時）采取加強支護措施，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點

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、煤機司機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度。在推采過程中，大采高綜放方式下支架跟進快，對項板能夠起到較好的支護作用。另外，刮板輸送機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 結語

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