大采高綜采工作面技術應用效果分析

文/張淵

大采高綜采工作面技術應用效果分析

文/張淵

上灣煤礦是神華神東煤炭集團公司骨干礦井之一，井田面積61.758平方公里，地質儲量12.15億t，可采儲量8.3億t，礦井核定生產能力為1400萬t/年。井田地質構造簡單，煤層賦存穩定。煤層傾角為1°～3°。主要穩定可采煤層有3層，分別為12煤、22煤和31煤，平均煤層厚度分別為5.21m、6.16m、2.60m，平均埋藏深度分別為245m、283m、317m。礦井采用斜井、平硐、立井聯合開拓方式布置。上灣煤礦12206綜采工作面作為公司第二套7m大采高重型綜采工作面，在目前國內大采高一次采全高開采技術的基礎上，優化了部分關鍵設計參數，選配了功能強大、安全性高的先進設備，使12206綜采工作面在提高煤炭資源回采率和生產效率方面的優勢得以充分展現。

一、工作面概述

上灣煤礦12206綜采工作面位于12煤西二盤區最南部，三條大巷西側，由東北向西南布置；北側為12205綜采工作面采空區；南側為與12101綜采工作面采空區相隔的三角煤柱。12206綜采工作面直接頂平均厚度為1.51m，主要為灰黑色的泥巖，塊狀。12206綜采工作面與相鄰的12205綜采工作面地質條件相比，煤層平均厚度由6.1m增加到6.5m，且受兩側采空區的限制。因此，在對12206綜采工作面進行回采設計時，必須綜合協調考慮采高和面長兩個主要參數，以求生產效率與資源回收率達到最佳匹配。

二、回采設計方案

1.巷道布置方式

為了進一步提高7m大采高綜采工作面的生產效率和資源回收率，上灣煤礦在12206綜采工作面回采設計上，根據煤層賦存厚度，采用大采高一次采全厚的回采方法。

在實際地質構造中，12205綜采工作面與12101工作面采空區之間所夾的煤體最小寬度為372.9m。為了確保盤區采出率，根據《煤礦安全規程》規定，上灣煤礦在12101與12205綜采工作面所夾煤體最窄處的12101工作面切眼上部留設25m防水、防突保護煤柱，開掘12206綜采工作面輔運順槽與12205綜采工作面平行布置。

12206綜采工作面整體沿煤層走向布置，工作面順槽沿煤層傾向布置。共有兩條運輸順槽（下順槽）和一條回風順槽（上順槽）服務于該工作面。兩條運輸順槽中一條為膠運順槽，用于煤炭運輸；另一條為輔運順槽，用于輔助運輸。

膠運順槽寬6.0m、高4.4m，輔運順槽寬5.2m、高4.4m，兩順槽間煤柱寬度18m，聯絡巷寬5.0m、高4.0m。回風順槽即為12205綜采工作面輔運順槽，寬5.2m，高4.4m。

2.巷道布置的參數依據

工作面設計初期，在對12206綜采工作面整個回采期間進行礦壓觀測的基礎上，分析了工作面長度對周期來壓規律的影響，從而為工作面的合理布置提供了參考依據。

（1）12煤層符合埋藏淺、基巖厚度比較大、存在大小周期來壓現象，頂板存在輕微的臺階下沉現象等近淺埋煤層的特征。12206綜采工作面開采區域屬于近淺埋煤層開采的范疇。因此，采用深孔預裂爆破技術，可消除頂板大面積懸露產生的圍巖災變隱患,減弱初次來壓對支架和人員的傷害。

（2）周期來壓步距的大小和礦壓顯現程度與工作面的支架初撐力、推進速度、上覆基巖厚度有很大的關系，具有分布的不均衡性和來壓的不同步性。觀測結果表明，300m加長綜采工作面中部（70#～125#支架范圍）老頂周期來壓現象明顯，來壓步距基本保持在9～11m，壓力一般持續10～12刀后消失；兩端頭30架左右老頂周期來壓則不明顯。12206綜采工作面老頂周期來壓步距大小與上覆基巖厚度成反比，基巖厚度越大，周期來壓步距越小；反之，上覆基巖厚度越小，周期來壓步距越大，但周期來壓持續推進距離與上覆基巖厚度的大小關系不大。同時，由于12206綜采工作面屬正坡推進，回采后期上覆基巖厚度越薄，煤層越硬。當工作面上覆巖層厚度達145m以下時，工作面煤層相對較硬，使煤機割煤速度受到限制，特別是當煤機速度過大時會造成煤機牽引扭矩軸損壞或自動斷電。因此，回采至上覆巖層較淺區域時，控制好煤機速度是關鍵；回采至上覆巖層較厚區域時，加強頂板支護則是重點。

（3）12206綜采工作面受周期來壓影響較大。周期來壓期間，推進度越慢，頂板狀況越容易惡化，表現為破碎易冒，局部片幫嚴重。所以，后期開采過程中，除了提高支架初撐力利用率、控制端面距等有效技術措施外，還應加快工作面推進速度，有效避免頂板狀況惡化，降低生產事故率。

三、回采過程中遇到的問題及改進措施

12206綜采工作面在生產過程中存在以下問題：

1.匹配問題

主要指由于采高增加后，主要設備配套不合理引發的機電問題，如端頭支架和過渡支架推移步距、推移速度不一致，造成推斷定位銷，推錯過渡槽等。建議定制與工作面生產條件和能力相符的配套設備，煤機各部功率和搖臂提臥量必須滿足大采高加長工作面的生產需求，刮板運輸機輸送功率應與工作面設計生產能力相符，并且端頭支架和過渡、中間架推移步距、速度、推力都應該匹配合理。

2.系統問題

主要指由于設計安裝不合理引發的機電問題或操作維修不便，比如泵站安全閥位置設置不合適，致使噴液頻繁等。建議將煤機與運輸機機尾電機電纜連接器安裝在運輸機機頭蓋板處，以便于維修。將泵吸排液閥芯和閥座改進加工成錐面，并在卸載閥出口處加裝蓄能器。

3.質量問題

主要是指由于設備部件的出廠質量不能滿足生產使用要求而引發的機電故障，比如溜槽鏟煤板損壞等。建議加強煤機蓋板油缸和耳座的強度，加強銷軸焊接部位強度，增加其圍度。同時，當煤機搖臂大修時，應選用高質量的軸承配件。

四、結語

12206綜采工作面回采設計中，上灣煤礦確定大采高一次采全厚的回采方法，將工作面采高確定為6.5m，長度確定為318.7m，以減少煤柱損失。并通過實施機頭機尾垂直過渡、見頂見底回采等具體改進措施，使12206綜采工作面回采率較以往的回采設計提高了9%。同時，通過實施精益化管理手段，在增大工作面采高，加長工作面長度的同時，并未降低整體推進速度，使得12206綜采工作面均衡日產量達43000余噸，比12205綜采工作面生產能力提高約13%，回采工效也隨之大幅提高。

此外，在12206綜采工作面的生產實踐過程中，上灣煤礦總結出了老頂周期來壓步距大小與上覆基巖厚度成反比、上覆基巖厚度與煤層的軟硬成反比、調整生產組織方式以彌補加長工作面降低推進速度的影響等規律，這對于實現科學開采具有重要意義。

（作者單位：神華神東煤炭集團上灣煤礦）

（責任編輯：周瓊）