韓城礦區2#薄煤層采掘失衡對策研究

文/韓有毅

韓城礦區2#薄煤層采掘失衡對策研究

文/韓有毅

韓城礦業公司現有3對生產礦井和1對在建礦井，其中南區1對生產礦井，北區有2對生產礦井和1對在建礦井，北區3對礦井的主采煤層3#煤屬于嚴重突出煤層，煤層突出的防治一直是北區兩生產礦井安全工作的重中之重，是礦井生產組織和快速發展的最大矛盾和障礙。公司根據3#煤層相鄰煤層的地質特點，做出了全面開采2#解放煤層，把3#煤層的防突問題變為防治瓦斯問題來解決的突出防治戰略決策。

一、2#煤層的地質賦存特點

1.桑樹坪礦2#煤層

位于山西組中下部，屬于局部可采煤層，下距3#煤層8～15m。厚度0～1.7m，平均厚度0.75m，賦存情況差于下峪口井田。從鉆孔資料來看，煤厚大于1.3m的鉆孔占8%，小于0.8m的占50%，無煤孔占8.7%。煤層直接頂為砂質泥巖、粉砂巖，平均厚度2.76m，屬于Ⅱ類中等穩定頂板，基本頂為富含白云母片的中細粒砂巖，底板為砂質泥巖及粉砂巖，厚度0.45～0.5m。煤體結構以碎裂結構煤為主，硬度系數為0.13～0.51，煤層小構造發育，斷層較多，但斷距不大，往往出現斷頂不斷底現象。

2.下峪口礦2#煤層

位于山西組中下部，屬于局部不可采煤層，下距3#煤層4～28m。厚度0～3.01m，平均厚度1.16m，一般厚度0.7～1.5m，井田內煤層大部分可采，無煤區只有3片，賦存情況好于桑樹坪礦井田。煤層直接頂為砂質泥巖、粉砂巖，屬于Ⅱ類中等穩定頂板，基本頂為富含白云母片的中細粒砂巖，直接底板以泥巖、砂質泥巖為主，厚度為0.5～1.5m。煤層結構簡單，硬度系數0.13～0.51，平均為0.22，煤層小構造發育，以斷裂為主，斷距0.5～2.0m，但以1m以下居多。

二、2#煤采掘機械化現狀

1.掘進機械化裝備使用情況

2#煤綜掘機主要機型為EBZ-160型半煤巖巷掘進機，截割功率為160KW，截割電機為雙速恒功率，實現了低速截割時扭矩大，高速截割時功率不降低。油泵電機功率90～110KW，油泵為進口的三聯（二聯）變量柱塞泵，輸出流量和壓力大，控制閥和液壓馬達多采用進口品牌。

根據目前北區兩礦2#煤層掘進巷道的地質條件來看，該綜掘機的配套能力基本能夠滿足切割硬度和切割功率的要求。但在實際使用中經常出現問題，影響掘進機使用效率，降低了單進水平，造成單進水平不穩定，忽高忽低。

2.采煤機械化現狀

（1）采煤機截割功率達到640KW，配備強力滾筒后截割硬度達到f7，機面高度降低到860mm，過煤空間達到262mm，機載變頻調速，調速范圍寬，達到0～7.6～12.6m/min，7.6m/min以下實現恒扭矩牽引，7.6～12.6m/min之間實現恒功率牽引。

（2）液壓支架寬度1500mm，重量8.4T，最大推移步距900mm。支架結構簡單，支護強度大，推移行程范圍大，頂梁、底座薄，但強度大，采用先進的經濟型電液控實現臨架多架操作，一根多芯控制管代替數量眾多的過架管，增大了操作和行人空間。

（3）工作面刮板輸送機裝機功率320KW，運輸能力500T/h，鏈速1m/s，配備JS型行星減速器。槽幫高度由標配275mm降低到220mm，保證了煤機機面配套高度、過煤空間及臥底量的要求，機頭、機尾卸載高度降低到480mm，保證了煤機能夠在工作面及兩端頭割通割透，中、底板采用NW360型高強度耐磨板，滿足運送巖石的耐磨要求，鏈條采用扁平鏈結構降低了高度，人為設計了連接螺栓為強度最低點來保護其他設備，維修更換簡單。

三、2#煤層發展機械化存在的采掘關系失衡矛盾日顯突出

目前，2#煤層綜采工作面的標準尺寸為：工作面長度150m，順槽可采長度1200m。按照這個尺寸計算綜采的推進時間為11個月。掘進該尺寸的工作面需要的時間為10個月，掘進工作面設備安裝回撤影響時間2個月，施工鉆場、抽放孔影響時間2個月，綜采設備安裝、拆除影響時間2個月，全部完成需要16個月時間。實際采煤與掘進準備時間上相差5個月，將綜采設備安裝、拆除2個月時間讓到采煤時間中，開采這樣一個2#煤綜采面最少需要13個月，能夠解放的3#煤層可回收煤量大約為80萬噸，這樣13個月時間能夠實現的2#煤和3#煤產量總和為100萬噸，無法達到升級改造后一個采區兩個采面（2#煤、3#煤各1個）年產量達到150萬噸目標，這就是采掘機械化發展不平衡引發的采掘關系失衡的結果。

四、解決2#煤層機械化發展中出現的采掘失衡矛盾的對策

要形成一個采區年產150萬噸的升級改造目標，就必須保證年解放的3#煤層可回收煤量不低于100萬噸，按3#煤層開采條件計算，100萬噸的綜放工作面開采面積需要23萬m2，這樣面積的2#煤層工作面煤量大約為26萬噸，加上掘進煤量，基本能夠實現一個采區年產150萬噸目標。

23萬m2的采面，按照工作面長度150m計算，可采順槽長度不得低于1530m，運輸順槽長度不得低于1600m，掘進該工作面需要的總進尺量大約為3950m；工作面長度按180m計算（工作面刮板機的最大運輸能力），可采順槽長度不得低于1280m，運輸順槽長度不得低于1350m，掘進該工作面需要的總進尺量大約為3480m；通過對比，切眼180m長的工作面要比150m的工作面少掘巷道470m。

23萬m2的采面，工作面長度按180m計算，掘進該工作面需要的總進尺量大約3480m，若回采時采用沿空留巷支護技術，形成下一個回采工作面時就可以少掘一條1350m的巷道，這樣準備一個2#煤層綜采工作面需要掘進的進尺量大約為2130m，比第一個切眼長150m的工作面要少掘進尺1820m。

經過上述計算，23萬m2的2#煤層綜采工作面采用沿空留巷支護技術，工作面長度按180m設計，僅需2130m的進尺量就能形成，2130m的進尺量用一個綜掘機來完成，除去4個月的影響時間，只能用8個月，必須保證月單進水平平均不低于266m才能完成。這樣的一個2#煤綜采工作面順槽可采長度為1280m，按10個月的回采時間計算，需要月平均推進不低于130m。

總之，要實現一個采區年產量150萬噸的升級改造目標，只有保證綜掘單進水平不低于266m，綜采月推進度不低于130m，才能保證2#煤工作面采掘關系不會出現失衡現象。

韓城礦業有限公司）

李元）