突出厚煤層大采高綜采開采技術在生產中的運用

摘 要：潘一礦2131（3）工作面為大采高綜采面，通過選擇合理先進的機械化綜采設備、制定有力的技術保障措施和瓦斯治理方案，實現了工作面的安全高效開采。本文介紹了其成功的開采經驗，為類似條件下的工作面的回采提供了參考。

關鍵詞：突出厚煤層；大采高綜采；安全高效開采

一、 問題的提出

淮南礦區C13-1槽厚煤層資源豐富，C13-1槽開采在淮南礦區生產中占有重要的地位。怎樣將C13-1槽這樣的厚煤層開采出來呢？淮南礦區隨著綜采機械化水平的提高，C13-1槽厚煤層先后經歷了分層開采、放頂煤開采和2007年剛開始實踐的大采高綜采開采等三種開采方法。分層開采需要兩次掘進回采巷道，而且再生頂板需要半年以上的時間，開采時間長，回采效率低；放頂煤開采雖然可一次性采完，但是放頂時矸石比煤重，煤沒放完矸石就滾落出來，煤質灰分大，回采效率低。大采高綜采一次性采全高，煤質好，回采效率高。因此發展大采高綜采技術，是厚煤層實現高產高效、提高經濟效益的主要技術途徑。

二、 工作面地質條件

2131（3）工作面走向長1602m，傾斜長195m，對應的上區段為2121（3）采空區，下區段為13-1煤層未采實體煤塊段。13-1煤層總厚0.2～6.2m，平均5.2m，煤層傾角5°～13°，平均9°。煤層結構較復雜，普氏系數f=0.3～0.5；煤層偽頂為裂隙較發育的碳質泥巖，厚0～0.4m，普氏系數f=0.5～1.0；直接頂為裂隙較發育的砂質泥巖，平均厚2.6m，普氏系數f=2.5～3.5；老頂為裂隙局部發育的中細砂巖，平均厚2.5m。局部地段發育一層泥巖夾矸，夾矸厚約0.4m。根據工作面掘進揭露面內共發育8條斷層，其中f21313-2正斷層下盤與f21313-3正斷層上盤形成一變薄帶（煤厚為0.2～3.0米），Fe7、Fe7正斷層橫穿整個工作面。本面13-1煤層自然瓦斯含量為13～15m3/t，為具有突出危險性煤層。

三、 大采高綜采面裝備

1. 液壓支架采高的加大，容易誘發片幫冒頂的事故，所以支架必須有足夠的初撐力和工作阻力，來減輕煤壁承壓，保持煤體整體穩定，避免片幫冒頂。根據工作面的開采條件，工作面支架選用ZZ9200/24/50型支撐掩護式液壓支架，兩端頭支架初步選為ZZ9200/24/48型支撐掩護式液壓支架，這兩種支架的工作阻力均為9200kN，初撐力均為7750kN，最小高度均為2.4m，最大高度分別為5.0m和 4.8m。

2. 采煤機要實現大采高綜采技術的高產高效，就必須研究使用大功率高生產能力的電牽引采煤機，本工作面的煤厚0.2～6.2m，平均5.2m，通過對國內外采煤機機型的研究、分析，初步選用MGTY750/1715—3.3D型電牽引雙滾筒采煤機，該采煤機功率1715kW、截深0.865m、截高2.5～5.0m、牽引速度0～24.8m/min。

3. 輸送機根據液壓支架和采煤機的型號，按照“三機”配套的原則，工作面選用SGZ—1000/2×700型刮板輸送機，其功率1400kW、運輸能力2500T/h。

四、 采煤工藝和頂板煤幫管理

（一） 采煤工藝

（1）采煤方法：走向長壁區內后退式全部垮落綜合機械化采煤法。（2）工藝流程端頭斜切進刀→割煤→推移刮板輸送機→移架→端頭斜切進刀。（3）落煤方式工作面采用MGTY750/1715-3.3D型采煤機落煤，煤機采取端頭斜切進刀，全工作面雙向割煤，煤機往返一次進兩刀。（4）裝煤方式本面采用滾筒螺旋葉片進行主裝煤，刮板運輸機鏟煤板進行輔助裝煤。（5）運煤方式工作面使用SGZ-1000/2×700刮板輸送機，將采煤機落下的煤炭運至機巷，機巷使用SZZ1000/400轉載機、DTL1200/2×315S型皮帶機將煤炭運出工作面系統。（6）支護方式工作面使用ZZ9200/24/50液壓支架、端頭使用ZZ9200/24/48液壓支架支護頂板，移架方式為煤機前滾筒割煤后立即用伸縮梁護住頂板，后滾筒割煤后用護幫板護住煤幫；移架順序采用分段隨機作業，按順序移架。

（二） 頂板及煤幫管理

（1）支架要排列成一條直線，垂直頂底板，相鄰支架不擠不咬，架間間隙不超過200mm。當支架出現歪倒、陷底、擠架等現象時，及時用護幫板、單體等調架。（2）頂梁和頂板要平面接觸，不允許線接觸，更不允許煤幫空頂。控頂端面距不超過340mm，支架伸縮梁要及時伸出護住頂板，二級護幫板必須正常使用，緊護煤幫。（3）泵站的供液壓力不得低于30MP，泵站由原先的“兩泵一箱”改為“四泵兩箱”，并隨時監測泵站壓力，及時檢查供液管路；正確操作移架后升柱，保證立柱有足夠的活柱行程，保證支架有足夠的初撐力。（4）加強對大采高工作面的頂板活動規律的觀測，從礦壓觀察分析看，工作面來壓的主要表現為煤壁片幫嚴重，頂板局部地段破碎、掉頂，支架的安全閥卸液等。（5）采煤機割煤后為了減少空頂時間，移架采用帶壓移架、少降快拉的方式。煤機前方的支架，提前采煤機1～2架才將護幫板收起來，使工作面煤壁始終在擴幫板支撐下。（6）工作面機尾頂板容易破碎、漏頂，機尾5架鋪設雙層金屬網加強頂板管理，且確保支架護幫板下有2m的余網，保證人員的聯網安全。（7）盡量加快工作面的推進速度，確保工作面正常循環，使壓力不集中在煤壁。上下風巷超前支護不少于20m，超前支護要及時，強度要加大，保證頂板不下沉，為工作面快速推進創造條件。

五、 瓦斯治理

本工作面屬于我礦的C13-1煤層的突出危險區域，絕對瓦斯涌出量35.87m3/min，周期來壓期間更大，又因該面開采強度大，隨之瓦斯也增加大，嚴重威脅回采安全及高產高效。該面采取固定抽采系統以及邊采邊抽的區域性防突措施進行瓦斯治理，具體有以下5種抽采方法：（1）掘進期間，在工作面底板巖層中沿走向施工貫穿整個工作面的一條底抽巷，并在底抽巷中安裝10寸和14寸兩路瓦斯管路，回采過程中對采空區瓦斯進行抽采。（2）掘進期間，上風巷每隔80m施工一個鉆場（共19個），回采期間隨工作面推進布置頂板走向鉆孔抽采瓦斯。（3）回采初期，上風巷尾巷安裝10寸和14寸兩路瓦斯管路，在回采過程中對采空區瓦斯進行抽采。（4）回采期間，上風巷安裝一路10寸瓦斯管路在上隅角埋管抽采瓦斯。（5）回采期間，上風巷超前工作面50m打順層幫孔抽采瓦斯。

六、 工作面飄車

2131（3）大采高工作面的底板松軟，在過斷層、薄煤帶等異常區域需要飄車仰采時，由于工作面設備重（如工作面鏈板機一節中部槽重量近3噸，采煤機近百噸），煤機丟底板飄車仰采很困難。怎樣解決這一難題呢？實際工作中常用千斤頂吊車方法解決這一問題。（1）每一起吊裝置所許要的材料：ZZ9200-24/50型液壓支架伸縮梁千斤頂一件（行程0.9米），M30的卸扣三件，Φ18×64錨鏈兩條（長度根據工作面采高定），兩根高壓膠管。（2）操作步驟：A. 首先用錨鏈和M30的卸扣將千斤頂上部固定在支架頂梁橢圓形環上。B. 將千斤頂進回液管路安裝齊。C. 千斤頂上腔供液將行程伸完，并用錨鏈和卸扣將千斤頂下部和鏈板機齒條連接好。D. 千斤頂下腔供液將行程收完，此時鏈板機被吊起。E. 確保安全后，鏈板機下面用道板等物料將煤壁側墊實。F. 再給千斤頂上腔供液將行程伸完，將鏈板機落下，這樣就達到了吊車的目的。現場經過多次操作實驗，要將鏈板機吊起每組千斤頂數量不得少于6根，每隔一架液壓支架吊掛一根千斤頂，使用后飄車效果很好。

七、 技術經濟效果

（1）工作面回采10個月，推進1408米（其中5月18日～8月20日工作面過走向長230m的地質異常帶影響了回采進度和產量），生產原煤235萬多噸，完成產值約108100萬元，取得了十分明顯的經濟效益。2008年9月5日生產原煤14177噸，創下了建礦以來單面日產最高紀錄；工作面平均日產原煤7730噸，平均月產量23.5萬噸；2008年9月份生產原煤329172噸，創下了礦井投產以來，工作面月產最高紀錄。（2）由于大采高工作面跟煤層頂底板回采，提高了煤炭資源回采率，工作面回采率達97%以上。（3）由于采用了大采高，并加強了頂板管理，有效地了防止矸石進入原煤系統，降低了原煤灰分。原煤灰分降至35%左右（綜放開采原煤灰分45%左右），提高了煤炭產品在市場上競爭能力。

作者簡介：

崔興陣，安徽省淮南市，淮南礦業集團潘一礦綜采一隊。