復雜地質條件下綜采技術應用啟示

文/周向志 劉愛軍

“煤礦的根本出路在于機械化”，這早已成為煤炭行業(yè)的共識。但是，南方煤礦井下地質條件普遍復雜，對應用綜采技術要求更高。近年來，為確保綜采技術的推廣應用，湖南黑金時代股份有限公司周源山煤礦重點從以下幾個方面著手。

一、詳細做好綜采技術推廣應用的可行性研究

周源山煤礦組織相關人員對全國綜采設備和技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了全面調研，對相關設備的性能和適應條件進行了認真分析。對國內綜采使用現(xiàn)狀進行調研，特別是對與周源山礦同等條件下綜采的使用情況進行重點考察。認為國內同等條件綜采技術使用廣泛，技術成熟，設備全部國產化，沒有技術障礙，實施綜采后，礦井產能可得到穩(wěn)步提升，礦井實現(xiàn)合理集中生產、減頭減面減人提效，有利于本質安全型、高產高效現(xiàn)代化礦井建設，有利于經濟效益的提升，完全適應推廣。

二、科學設計，量身訂做支架，“三機”配套

1.液壓支架的選型

根據煤層賦存條件，支架高度1.2～2.8m最為適宜。考慮支架的力學特性及工作面周期來壓現(xiàn)象，同時，考慮一定的安全系數，確定選擇工作阻力為3200KN的標準支架。根據多種型號的性能比較，宜選用目前正通用的兩柱掩護式液壓支架，其主要特點是：支架易于操作，對煤層變化適應性強，可以實現(xiàn)大調高比，支架結構件千斤頂少，操作簡單，性能穩(wěn)定可靠。

2.采煤機的選型

采煤機的工作范圍應當與煤層厚度和支架的最低、最高高度相適應。采煤機最低采高應該在當工作面煤層高度最低處能進行采煤，最低采高不宜大于煤層的最小厚度，否則必須割頂。同時，支架的最低工作高度還必須滿足：h1≥a+(0.3-0.4)，則采煤機的機面高度應滿足：a≤h1-0.3=1.4-0.3=1.1m。 綜上兩個條件分析:采煤機的最低采高應≤1.4m；

采煤機的最大采高應能滿足工作面所需最大采煤高度的需要，因周源山礦工作面最大采高為2.5m，故采煤機最大采高應為≥2.5m。通過以上計算和分析確定：采煤機的最低采高h2≤1.4m.采煤機的機面高度a≤1.1m，采煤機的最高采高h3≥2.5m。

采煤機的生產能力應大于工作面設計生產能力，其實際生產能力可通過調節(jié)行走速度來達到。

3.工作面刮板運輸機的選型設計

按照刮板運輸機運輸量與采煤機生產能力配套條件，刮板運輸機的運輸量應當≥采煤機的最大設計生產能力。輸送長度以工作面實際長度而定，但適應傾角宜≤30°， 電壓等級宜選 660／1140v，選取性能較優(yōu)的中雙鏈結構和機頭機尾兩點驅動方式。要根據 “三機”配套的原則，選取穩(wěn)定性好，產能能得到充分釋放的刮板運輸機型號。

按照以上原則進行支架選型和優(yōu)化“三機”配套，并綜合考慮支架的穩(wěn)定性（防倒、防滑），同時，既滿足支護強度要求，又盡量減輕支架的凈重原則，確定支架相關參數、配套好“三機”，為成功應用綜采打下可靠的技術基礎。

三、優(yōu)化綜采工作面設計，加強現(xiàn)場管理

1.優(yōu)化綜采工作面井巷工程設計，搞好系統(tǒng)的配套改造

綜采工作面井巷工程設計要綜合礦井地質賦存條件要求，進行優(yōu)化采區(qū)設計和井巷工程布置。要根據礦井核定產能要求及綜采效能發(fā)揮必要條件進行運輸、通風等系統(tǒng)改造，要使系統(tǒng)盡量簡單,運輸設備系統(tǒng)改造優(yōu)選膠帶輸送機，減少設備臺數和環(huán)節(jié)，膠帶輸送機的能力要大于或等于工作面刮板機的能力。

2.加強綜采工作面設備安裝、使用、拆退的組織領導

（1）設備安裝的組織。首先，要成立安裝現(xiàn)場跟班領導小組和分專業(yè)組織安裝隊伍。制定切實可行的跟班制度，做到分工明確，責任到人，指揮到現(xiàn)場；其次，要根據現(xiàn)場實際情況編制綜采設備安裝、施工組織設計和安全技術措施，并對所有施工作業(yè)人員進行專門培訓，以實現(xiàn)安全、快速、優(yōu)質安裝。由于支架運輸受到一定限制，因此必須將支架在地面解體分成底座和頂梁兩大件后，才能運送到井下進行安裝。采煤機從地面解體裝車運送到井下后，組織安裝。

（2）綜采設備的使用。必須按照安全技術措施和操作規(guī)程使用，并設定專人加強設備的日常維護。

（3）支架撤退。成立綜采工作面拆架領導小組。負責拆退工作的協(xié)調指揮，同時，確立三個主要項目小組：一是技術組，負責編制安全技術措施，并對施工作業(yè)人員進行安全技術措施和操作規(guī)程培訓；制定施工統(tǒng)籌計劃，收集整理相關技術資料進行總結。二是拆架施工組，負責組織施工人員，拆架施工現(xiàn)場支護，井下裝車。三是運輸組，負責車輛配送，支架運輸升井，組裝入庫。嚴格按照安全技術要求和程序進行拆退。

3.制定綜采工作面過斷層等地質構造的處理方案

（1）分段開采。斷層在機尾段，落差達到煤層2／3的走向斷層，機尾煤層向上斷離且斷層巖性堅硬，走向較長，則以斷層面為界，將工作面分為兩段，一段普采，一段綜采；若斷層在工作面中部或機尾煤層向下斷離，需沿斷層走向補掘巷道（一般只補壓上運道）開采。

（2）跳壓開采。遇落差大于煤層厚度的傾向斷層且斷層巖性堅硬，采取在斷層的外側補掘邊眼跳壓開采。如在工作面布置期間，發(fā)現(xiàn)大傾向斷層，則要根據工作面內外段走向長度，確定綜采工作面的采段。

（3）硬推開采。斷層落差﹤采高1／2的走向斷層斜交斷層時，則導致調整工作面山勢，強行推過斷層開采。

（4）超前處理開采。即提前安排補掘工程，人為剔除斷層帶,為綜采連續(xù)推進創(chuàng)造條件。

4.進一步制定和完善綜采的專門定額

組織勞動工資定額人員經常深入綜采現(xiàn)場，詳細了解收集綜采各環(huán)節(jié)、各崗位、全過程的實際情況，深刻分析和科學測算每個崗位，每個環(huán)節(jié)的勞動組織和工效定額指標。

根據現(xiàn)場了解和掌握的第一手資料，科學合理制定綜采專門的定額，并隨著現(xiàn)場條件的不斷變化而不斷完善綜采定額,做到科學管理,既能調動員工生產積極性,又能指導生產組織。

四、綜采技術應用效果評價

綜采投資后，全礦由過去的五個采煤工作面減少至一個綜合采面主采，兩個高檔普通機采面配采，效能大幅提高，礦井真正實現(xiàn)本質安全、集中生產、高產高效。雖然綜采工作面的投產比普采多投入1397萬元，但在生產過程中僅因提高產量和降低成本兩項就可以實現(xiàn)增收2894.6萬元/年。