论文部分内容阅读
摘 要：潘一矿2131（3）工作面为大采高综采面，通过选择合理先进的机械化综采设备、制定有力的技术保障措施和瓦斯治理方案，实现了工作面的安全高效开采。本文介绍了其成功的开采经验，为类似条件下的工作面的回采提供了参考。
关键词：突出厚煤层；大采高综采；安全高效开采
一、 问题的提出
淮南矿区C13-1槽厚煤层资源丰富，C13-1槽开采在淮南矿区生产中占有重要的地位。怎样将C13-1槽这样的厚煤层开采出来呢？淮南矿区随着综采机械化水平的提高，C13-1槽厚煤层先后经历了分层开采、放顶煤开采和2007年刚开始实践的大采高综采开采等三种开采方法。分层开采需要两次掘进回采巷道，而且再生顶板需要半年以上的时间，开采时间长，回采效率低；放顶煤开采虽然可一次性采完，但是放顶时矸石比煤重，煤没放完矸石就滚落出来，煤质灰分大，回采效率低。大采高综采一次性采全高，煤质好，回采效率高。因此发展大采高综采技术，是厚煤层实现高产高效、提高经济效益的主要技术途径。
二、 工作面地质条件
2131（3）工作面走向长1602m，倾斜长195m，对应的上区段为2121（3）采空区，下区段为13-1煤层未采实体煤块段。13-1煤层总厚0.2～6.2m，平均5.2m，煤层倾角5°～13°，平均9°。煤层结构较复杂，普氏系数f=0.3～0.5；煤层伪顶为裂隙较发育的碳质泥岩，厚0～0.4m，普氏系数f=0.5～1.0；直接顶为裂隙较发育的砂质泥岩，平均厚2.6m，普氏系数f=2.5～3.5；老顶为裂隙局部发育的中细砂岩，平均厚2.5m。局部地段发育一层泥岩夹矸，夹矸厚约0.4m。根据工作面掘进揭露面内共发育8条断层，其中f21313-2正断层下盘与f21313-3正断层上盘形成一变薄带（煤厚为0.2～3.0米），Fe7、Fe7’正断层横穿整个工作面。本面13-1煤层自然瓦斯含量为13～15m3/t，为具有突出危险性煤层。
三、 大采高综采面装备
1. 液压支架采高的加大，容易诱发片帮冒顶的事故，所以支架必须有足够的初撑力和工作阻力，来减轻煤壁承压，保持煤体整体稳定，避免片帮冒顶。根据工作面的开采条件，工作面支架选用ZZ9200/24/50型支撑掩护式液压支架，两端头支架初步选为ZZ9200/24/48型支撑掩护式液压支架，这两种支架的工作阻力均为9200kN，初撑力均为7750kN，最小高度均为2.4m，最大高度分别为5.0m和 4.8m。
2. 采煤机要实现大采高综采技术的高产高效，就必须研究使用大功率高生产能力的电牵引采煤机，本工作面的煤厚0.2～6.2m，平均5.2m，通过对国内外采煤机机型的研究、分析，初步选用MGTY750/1715—3.3D型电牵引双滚筒采煤机，该采煤机功率1715kW、截深0.865m、截高2.5～5.0m、牵引速度0～24.8m/min。
3. 输送机根据液压支架和采煤机的型号，按照“三机”配套的原则，工作面选用SGZ—1000/2×700型刮板输送机，其功率1400kW、运输能力2500T/h。
四、 采煤工艺和顶板煤帮管理
（一） 采煤工藝
（1）采煤方法：走向长壁区内后退式全部垮落综合机械化采煤法。（2）工艺流程端头斜切进刀→割煤→推移刮板输送机→移架→端头斜切进刀。（3）落煤方式工作面采用MGTY750/1715-3.3D型采煤机落煤，煤机采取端头斜切进刀，全工作面双向割煤，煤机往返一次进两刀。（4）装煤方式本面采用滚筒螺旋叶片进行主装煤，刮板运输机铲煤板进行辅助装煤。（5）运煤方式工作面使用SGZ-1000/2×700刮板输送机，将采煤机落下的煤炭运至机巷，机巷使用SZZ1000/400转载机、DTL1200/2×315S型皮带机将煤炭运出工作面系统。（6）支护方式工作面使用ZZ9200/24/50液压支架、端头使用ZZ9200/24/48液压支架支护顶板，移架方式为煤机前滚筒割煤后立即用伸缩梁护住顶板，后滚筒割煤后用护帮板护住煤帮；移架顺序采用分段随机作业，按顺序移架。
（二） 顶板及煤帮管理
（1）支架要排列成一条直线，垂直顶底板，相邻支架不挤不咬，架间间隙不超过200mm。当支架出现歪倒、陷底、挤架等现象时，及时用护帮板、单体等调架。（2）顶梁和顶板要平面接触，不允许线接触，更不允许煤帮空顶。控顶端面距不超过340mm，支架伸缩梁要及时伸出护住顶板，二级护帮板必须正常使用，紧护煤帮。（3）泵站的供液压力不得低于30MP，泵站由原先的“两泵一箱”改为“四泵两箱”，并随时监测泵站压力，及时检查供液管路；正确操作移架后升柱，保证立柱有足够的活柱行程，保证支架有足够的初撑力。（4）加强对大采高工作面的顶板活动规律的观测，从矿压观察分析看，工作面来压的主要表现为煤壁片帮严重，顶板局部地段破碎、掉顶，支架的安全阀卸液等。（5）采煤机割煤后为了减少空顶时间，移架采用带压移架、少降快拉的方式。煤机前方的支架，提前采煤机1～2架才将护帮板收起来，使工作面煤壁始终在扩帮板支撑下。（6）工作面机尾顶板容易破碎、漏顶，机尾5架铺设双层金属网加强顶板管理，且确保支架护帮板下有2m的余网，保证人员的联网安全。（7）尽量加快工作面的推进速度，确保工作面正常循环，使压力不集中在煤壁。上下风巷超前支护不少于20m，超前支护要及时，强度要加大，保证顶板不下沉，为工作面快速推进创造条件。
五、 瓦斯治理
本工作面属于我矿的C13-1煤层的突出危险区域，绝对瓦斯涌出量35.87m3/min，周期来压期间更大，又因该面开采强度大，随之瓦斯也增加大，严重威胁回采安全及高产高效。该面采取固定抽采系统以及边采边抽的区域性防突措施进行瓦斯治理，具体有以下5种抽采方法：（1）掘进期间，在工作面底板岩层中沿走向施工贯穿整个工作面的一条底抽巷，并在底抽巷中安装10寸和14寸两路瓦斯管路，回采过程中对采空区瓦斯进行抽采。（2）掘进期间，上风巷每隔80m施工一个钻场（共19个），回采期间随工作面推进布置顶板走向钻孔抽采瓦斯。（3）回采初期，上风巷尾巷安装10寸和14寸两路瓦斯管路，在回采过程中对采空区瓦斯进行抽采。（4）回采期间，上风巷安装一路10寸瓦斯管路在上隅角埋管抽采瓦斯。（5）回采期间，上风巷超前工作面50m打顺层帮孔抽采瓦斯。
六、 工作面飘车
2131（3）大采高工作面的底板松软，在过断层、薄煤带等异常区域需要飘车仰采时，由于工作面设备重（如工作面链板机一节中部槽重量近3吨，采煤机近百吨），煤机丢底板飘车仰采很困难。怎样解决这一难题呢？实际工作中常用千斤顶吊车方法解决这一问题。（1）每一起吊装置所许要的材料：ZZ9200-24/50型液压支架伸缩梁千斤顶一件（行程0.9米），M30的卸扣三件，Φ18×64锚链两条（长度根据工作面采高定），两根高压胶管。（2）操作步骤：A. 首先用锚链和M30的卸扣将千斤顶上部固定在支架顶梁椭圆形环上。B. 将千斤顶进回液管路安装齐。C. 千斤顶上腔供液将行程伸完，并用锚链和卸扣将千斤顶下部和链板机齿条连接好。D. 千斤顶下腔供液将行程收完，此时链板机被吊起。E. 确保安全后，链板机下面用道板等物料将煤壁侧垫实。F. 再给千斤顶上腔供液将行程伸完，将链板机落下，这样就达到了吊车的目的。现场经过多次操作实验，要将链板机吊起每组千斤顶数量不得少于6根，每隔一架液压支架吊挂一根千斤顶，使用后飘车效果很好。
七、 技术经济效果
（1）工作面回采10个月，推进1408米（其中5月18日～8月20日工作面过走向长230m的地质异常带影响了回采进度和产量），生产原煤235万多吨，完成产值约108100万元，取得了十分明显的经济效益。2008年9月5日生产原煤14177吨，创下了建矿以来单面日产最高纪录；工作面平均日产原煤7730吨，平均月产量23.5万吨；2008年9月份生产原煤329172吨，创下了矿井投产以来，工作面月产最高纪录。（2）由于大采高工作面跟煤层顶底板回采，提高了煤炭资源回采率，工作面回采率达97%以上。（3）由于采用了大采高，并加强了顶板管理，有效地了防止矸石进入原煤系统，降低了原煤灰分。原煤灰分降至35%左右（综放开采原煤灰分45%左右），提高了煤炭产品在市场上竞争能力。
作者简介：
崔兴阵，安徽省淮南市，淮南矿业集团潘一矿综采一队。
关键词：突出厚煤层；大采高综采；安全高效开采
一、 问题的提出
淮南矿区C13-1槽厚煤层资源丰富，C13-1槽开采在淮南矿区生产中占有重要的地位。怎样将C13-1槽这样的厚煤层开采出来呢？淮南矿区随着综采机械化水平的提高，C13-1槽厚煤层先后经历了分层开采、放顶煤开采和2007年刚开始实践的大采高综采开采等三种开采方法。分层开采需要两次掘进回采巷道，而且再生顶板需要半年以上的时间，开采时间长，回采效率低；放顶煤开采虽然可一次性采完，但是放顶时矸石比煤重，煤没放完矸石就滚落出来，煤质灰分大，回采效率低。大采高综采一次性采全高，煤质好，回采效率高。因此发展大采高综采技术，是厚煤层实现高产高效、提高经济效益的主要技术途径。
二、 工作面地质条件
2131（3）工作面走向长1602m，倾斜长195m，对应的上区段为2121（3）采空区，下区段为13-1煤层未采实体煤块段。13-1煤层总厚0.2～6.2m，平均5.2m，煤层倾角5°～13°，平均9°。煤层结构较复杂，普氏系数f=0.3～0.5；煤层伪顶为裂隙较发育的碳质泥岩，厚0～0.4m，普氏系数f=0.5～1.0；直接顶为裂隙较发育的砂质泥岩，平均厚2.6m，普氏系数f=2.5～3.5；老顶为裂隙局部发育的中细砂岩，平均厚2.5m。局部地段发育一层泥岩夹矸，夹矸厚约0.4m。根据工作面掘进揭露面内共发育8条断层，其中f21313-2正断层下盘与f21313-3正断层上盘形成一变薄带（煤厚为0.2～3.0米），Fe7、Fe7’正断层横穿整个工作面。本面13-1煤层自然瓦斯含量为13～15m3/t，为具有突出危险性煤层。
三、 大采高综采面装备
1. 液压支架采高的加大，容易诱发片帮冒顶的事故，所以支架必须有足够的初撑力和工作阻力，来减轻煤壁承压，保持煤体整体稳定，避免片帮冒顶。根据工作面的开采条件，工作面支架选用ZZ9200/24/50型支撑掩护式液压支架，两端头支架初步选为ZZ9200/24/48型支撑掩护式液压支架，这两种支架的工作阻力均为9200kN，初撑力均为7750kN，最小高度均为2.4m，最大高度分别为5.0m和 4.8m。
2. 采煤机要实现大采高综采技术的高产高效，就必须研究使用大功率高生产能力的电牵引采煤机，本工作面的煤厚0.2～6.2m，平均5.2m，通过对国内外采煤机机型的研究、分析，初步选用MGTY750/1715—3.3D型电牵引双滚筒采煤机，该采煤机功率1715kW、截深0.865m、截高2.5～5.0m、牵引速度0～24.8m/min。
3. 输送机根据液压支架和采煤机的型号，按照“三机”配套的原则，工作面选用SGZ—1000/2×700型刮板输送机，其功率1400kW、运输能力2500T/h。
四、 采煤工艺和顶板煤帮管理
（一） 采煤工藝
（1）采煤方法：走向长壁区内后退式全部垮落综合机械化采煤法。（2）工艺流程端头斜切进刀→割煤→推移刮板输送机→移架→端头斜切进刀。（3）落煤方式工作面采用MGTY750/1715-3.3D型采煤机落煤，煤机采取端头斜切进刀，全工作面双向割煤，煤机往返一次进两刀。（4）装煤方式本面采用滚筒螺旋叶片进行主装煤，刮板运输机铲煤板进行辅助装煤。（5）运煤方式工作面使用SGZ-1000/2×700刮板输送机，将采煤机落下的煤炭运至机巷，机巷使用SZZ1000/400转载机、DTL1200/2×315S型皮带机将煤炭运出工作面系统。（6）支护方式工作面使用ZZ9200/24/50液压支架、端头使用ZZ9200/24/48液压支架支护顶板，移架方式为煤机前滚筒割煤后立即用伸缩梁护住顶板，后滚筒割煤后用护帮板护住煤帮；移架顺序采用分段随机作业，按顺序移架。
（二） 顶板及煤帮管理
（1）支架要排列成一条直线，垂直顶底板，相邻支架不挤不咬，架间间隙不超过200mm。当支架出现歪倒、陷底、挤架等现象时，及时用护帮板、单体等调架。（2）顶梁和顶板要平面接触，不允许线接触，更不允许煤帮空顶。控顶端面距不超过340mm，支架伸缩梁要及时伸出护住顶板，二级护帮板必须正常使用，紧护煤帮。（3）泵站的供液压力不得低于30MP，泵站由原先的“两泵一箱”改为“四泵两箱”，并随时监测泵站压力，及时检查供液管路；正确操作移架后升柱，保证立柱有足够的活柱行程，保证支架有足够的初撑力。（4）加强对大采高工作面的顶板活动规律的观测，从矿压观察分析看，工作面来压的主要表现为煤壁片帮严重，顶板局部地段破碎、掉顶，支架的安全阀卸液等。（5）采煤机割煤后为了减少空顶时间，移架采用带压移架、少降快拉的方式。煤机前方的支架，提前采煤机1～2架才将护帮板收起来，使工作面煤壁始终在扩帮板支撑下。（6）工作面机尾顶板容易破碎、漏顶，机尾5架铺设双层金属网加强顶板管理，且确保支架护帮板下有2m的余网，保证人员的联网安全。（7）尽量加快工作面的推进速度，确保工作面正常循环，使压力不集中在煤壁。上下风巷超前支护不少于20m，超前支护要及时，强度要加大，保证顶板不下沉，为工作面快速推进创造条件。
五、 瓦斯治理
本工作面属于我矿的C13-1煤层的突出危险区域，绝对瓦斯涌出量35.87m3/min，周期来压期间更大，又因该面开采强度大，随之瓦斯也增加大，严重威胁回采安全及高产高效。该面采取固定抽采系统以及边采边抽的区域性防突措施进行瓦斯治理，具体有以下5种抽采方法：（1）掘进期间，在工作面底板岩层中沿走向施工贯穿整个工作面的一条底抽巷，并在底抽巷中安装10寸和14寸两路瓦斯管路，回采过程中对采空区瓦斯进行抽采。（2）掘进期间，上风巷每隔80m施工一个钻场（共19个），回采期间随工作面推进布置顶板走向钻孔抽采瓦斯。（3）回采初期，上风巷尾巷安装10寸和14寸两路瓦斯管路，在回采过程中对采空区瓦斯进行抽采。（4）回采期间，上风巷安装一路10寸瓦斯管路在上隅角埋管抽采瓦斯。（5）回采期间，上风巷超前工作面50m打顺层帮孔抽采瓦斯。
六、 工作面飘车
2131（3）大采高工作面的底板松软，在过断层、薄煤带等异常区域需要飘车仰采时，由于工作面设备重（如工作面链板机一节中部槽重量近3吨，采煤机近百吨），煤机丢底板飘车仰采很困难。怎样解决这一难题呢？实际工作中常用千斤顶吊车方法解决这一问题。（1）每一起吊装置所许要的材料：ZZ9200-24/50型液压支架伸缩梁千斤顶一件（行程0.9米），M30的卸扣三件，Φ18×64锚链两条（长度根据工作面采高定），两根高压胶管。（2）操作步骤：A. 首先用锚链和M30的卸扣将千斤顶上部固定在支架顶梁椭圆形环上。B. 将千斤顶进回液管路安装齐。C. 千斤顶上腔供液将行程伸完，并用锚链和卸扣将千斤顶下部和链板机齿条连接好。D. 千斤顶下腔供液将行程收完，此时链板机被吊起。E. 确保安全后，链板机下面用道板等物料将煤壁侧垫实。F. 再给千斤顶上腔供液将行程伸完，将链板机落下，这样就达到了吊车的目的。现场经过多次操作实验，要将链板机吊起每组千斤顶数量不得少于6根，每隔一架液压支架吊挂一根千斤顶，使用后飘车效果很好。
七、 技术经济效果
（1）工作面回采10个月，推进1408米（其中5月18日～8月20日工作面过走向长230m的地质异常带影响了回采进度和产量），生产原煤235万多吨，完成产值约108100万元，取得了十分明显的经济效益。2008年9月5日生产原煤14177吨，创下了建矿以来单面日产最高纪录；工作面平均日产原煤7730吨，平均月产量23.5万吨；2008年9月份生产原煤329172吨，创下了矿井投产以来，工作面月产最高纪录。（2）由于大采高工作面跟煤层顶底板回采，提高了煤炭资源回采率，工作面回采率达97%以上。（3）由于采用了大采高，并加强了顶板管理，有效地了防止矸石进入原煤系统，降低了原煤灰分。原煤灰分降至35%左右（综放开采原煤灰分45%左右），提高了煤炭产品在市场上竞争能力。
作者简介：
崔兴阵，安徽省淮南市，淮南矿业集团潘一矿综采一队。