大采高、大采深、“三下”條件下條帶式開采

文/陳家忠 管清向

古城煤礦在井田采動影響范圍內的地表建（構）筑物的種類多、數量大、分布范圍廣。主采3#煤層，底板等高線為-505～-1000m， 采深為 555～1050m， 傾角10°～25°，主采煤層位于山西組的下部，平均厚度8.6m，層位穩定。構造中等發育，受兗州向斜構造影響，局部傾斜斷層較為發育，落差為0～70m不均，兩斷層間次生構造發育，對工作面布置影響較大，-850水平21采區斷層65條，其中落差超過50m的斷層5條。3#煤層平均抗壓強度29.7MPa，其直接頂為砂質泥巖，老頂為中粒砂巖，底板為5～7m的細砂巖。煤層具有自然發火性，發火期為3～6個月，實際揭露最短發火期為48天。

一、條帶開采試驗

古城煤礦從1998年開始進行條帶式試開采，偽傾斜布置，但由于巷道準備工作量大，采掘接續比較緊張；材料消耗量大，噸煤成本高；增加了工作面的搬家次數，導致生產效率低等多種問題的存在，決定采用多種方案進行開采實踐。

-600水平以上采用偽傾斜布置，先炮采頂分層，后懸移支架炮采底分層，放中間層煤，采50m，留80m條帶式開采；-700～-600水平采用懸移支架機采一次采放全高、采50m，留80m條帶式開采。

采用條帶開采一次放頂煤采全高，緩解了工作面接續緊張，節約了大量支護費用和回采工作面裝備費用，提高了生產效率，降低了噸煤成本，且有利于采空區的防滅火工作。根據地面變形實測資料對這兩種方案進行優化，確定下一步礦井的整體開采方案。

經過地面巖移觀測，第一種方案地表最大下沉量為159mm，第二種方案地表最大下沉量為230mm。兩種開采方案對地面建（構）筑物的影響均未達到預計破壞程度。因此，條帶開采一次采全高不會影響地表建筑物的正常使用，而且開采成本低，能夠實現工作面的高產，有利于礦井達產和工作面接續。

進入-850水平21采區后，50m面長的采寬限制了工作面的集中生產，綜采支架上不去，工作面無法實現高產高效，生產能力低，地壓作用明顯，輕型支架的工作阻力無法滿足要求。論證后決定-850水平以下工作面采用傾斜長壁布置，采寬85～120m，留寬110m，采用綜采支架放頂煤，采高2.2m，放煤高度6.3m，采放比1∶2.86。在21采區首采面2105工作面采寬為110m，深部標高-980m，裝備了配套的綜采設備。

二、采煤方法的靈活選用

根據礦井實際地質條件，斷層較為發育，特別是傾斜方向上的小斷層，為避免因斷層發育而造成回采工藝困難，減少煤炭資源損失，決定采用走向長壁采煤法與傾斜長壁采煤法兩種采煤方法。12采區無大的斷層發育，僅有落差小于5m傾斜方向上的斷層，較適宜采用走向長壁采煤法。11采區-560水平以上傾斜方向上存有較多落差大于10m的斷層，斷層之間較宜采用傾斜長壁采煤法，有效地避免了斷層對工作面的影響，11采區-560水平以下，斷層落差變小平均為5m，不會對工作面的回采有大的影響，因此較適合采用走向長壁采煤法。21采區傾斜落差達到20m以上，工作面走向回采較困難，較宜采用傾斜長壁采煤法。

三、調整生產布局，改進回采工藝

礦井投產時，三個回采面同時進行生產，十一個掘進隊進行開拓準備，年生產能力80萬噸，生產接續緊張，工作面布置分散，三個工作面三個采區，南北翼皮帶系統同時運行，系統環節多，回采工藝落后，懸移支架炮采放頂煤、輕型支架機采放頂煤難以實現礦井的高產高效。進入21采區后，根據“創建百萬噸采煤隊，創建5000m快速綜掘隊，建成高產高效現代化礦井”的目標，2105工作面已裝備了綜采設備，采用綜采支架放頂煤一次采全高，日產量4000噸，實現了礦井的高產高效。實踐證明，綜采放頂煤是一種新型的高產高效技術，它具有投入少，產出多，工藝簡單，生產集中，出煤量大等優點。

四、改造礦井生產運輸系統，合理利用主副井提升

針對主井提升和工作面生產的不均衡性，古城煤礦對主井煤倉進行了改造，由單倉改建成雙倉，儲煤能力提高了1倍，有效地緩解了主井提升和工作面生產不均衡在時間上的不統一性，即使在主井不提升的情況下也能夠保證工作面一個小班的正常生產，保證了礦井的高產高效。

五、加強現場管理，提高回采率

回采率高低是評價放頂煤開采成功與否的重要指標，直接關系著礦井能否實現高產高效。影響綜放工作面回采率的主要有自然地質條件、工藝要求和人為操作三個方面因素。古城煤礦三煤綜采時頂煤的冒放性等級為Ⅱ類，只要選擇合理的低位放煤支架和放煤口尺寸，頂煤放出率可達到80%左右。結合古城煤礦實際情況，采取以下針對措施：

1.因初采時老頂、直接頂對工作面頂煤沒有壓力，頂煤靠自重難以自行下落，同時由于采留比較大，兩端頭的頂煤較難垮落，為了提高回采率，加速頂煤的垮落，采用放松動炮的方法對頂煤進行松動。

2.為了較準確地計算回采過程中的動用儲量，地測人員在工作面回采前，在兩順槽預先用煤厚探測儀對煤厚進行探測，形成煤厚統計曲線，對工區下達考核指標。皮帶運輸采用核子秤計量，每月統計一次回采率，對達不到回采率指標要求的工區倒扣產量。

3.加強現場管理工作，地測人員、生產管理人員和跟班安監員對工作面的回采率情況班班監督管理，要求各放煤口必須見矸，儲量管理人員每旬對工作面驗收一次。同時，對放煤口的放煤狀況進行動態檢查，防止不放或少放頂煤，并實行責任連帶。

4.充分發揮經濟杠桿的作用，調動職工的積極性，回收率與噸煤工資掛鉤，并制訂獎勵政策，從而保證了頂煤回收率，促進了穩產高產。

5.優化放頂煤工藝。采用雙輪順序間隔放煤方式，放煤由專職放煤工負責，全工作面只允許兩人同時放煤。

6.全面開展QC質量管理活動，在基層單位成立以行政、技術干部、工人三部分組成的QC質量管理小組，通過建立組織管理體系、目標保證體系，開展勞動競賽，提高噸煤工效和工作面回采率，降低噸煤成本。

六、結論

實踐證明，大采高、大采深、“三下”等特殊地質條件下，通過采煤方法的合理運用、生產系統的改造、生產布局的調整、生產工藝的改進、現場生產管理的提高等，單產單進水平提高，生產成本降低，經濟效益大幅度提高；質量、安全狀況明顯改善；自然發火狀況得到控制。