輕放工藝在東榮三礦３０＃層的應用

輕型綜采放頂煤作為一種在厚煤層中的綜采工藝，對地質構造具有輕便、靈活的優越性。現將輕放工藝在東榮三礦30層中的引進、改造和推廣過程中的一些問題的研究和解決情況介紹如下：

一、30#層煤發育情況

輕放的工藝主要推廣應用在東八采區。現將東八采區的煤層發育情況介紹如下：

東八采區位于井田的東南部，淺部至30煤層露頭，深部到－500標高，北到F40斷層，南部到井田邊界斷層F48。東西傾向長1.6km，南北走向長2.6km。該采區為單斜構造，是福山背斜的東翼。根據地震、鉆探、測井綜合手段確定斷層19條，落差均大于7m，落差大于30m的斷層只有F41、F44、F48，上山采區有19條斷層，其中查明可靠的有6條，即F65、DF78、DF84、F41、F44、F48，其余的均為推斷。推斷的斷層位置、方位、落差變化較大，均不可靠。該采區回采30#煤層，煤層厚度2.75～7.43m，平均4.5m，結構較復雜，傾角9～30°。全區經濟可采儲量1436.6萬噸。煤層頂板為粉砂巖，底板為細砂巖和粉砂巖與細砂巖互層。

二、東榮三礦30#層煤開采情況

東八采區30#層地質儲量1700萬噸；其中使用一次采全高開采的塊段儲量270萬噸；輕放開采的塊段儲量117.2萬噸；未來可開采的塊段儲量430萬噸；儲量合計547.2萬噸，儲量上是合理的。

東榮三礦30#是我礦投產煤層，也是唯一投入回采的煤層。由于地質條件復雜、塊段小，搬家頻繁；斷層多、頂板破碎、頂板控制極其困難，導致我礦原設計的ZZ-6000型支架無法滿足回采要求。

30#層重型支架回采指標，經過歷史總結回采率在79%～80%，平均月產3.65萬噸，最高月產10.00萬噸。只有最高月產指標一項與輕放工藝相仿。

如果進行分層開采，則多開掘準備巷道巷道一倍，同時資金多占用30%，而分層開采對于破碎頂板的適應性并不用于一次采全高的回采工藝。

經過以上對比性研究和國內調研，我們于2002年10月確定了以輕放支架為主的回采工藝改造方向。并最終確定輕放支架選型為ZFS-2400型支架，于2003年7月在東八二片投入試生產。截至2004年1月我礦的旱采方式已經全部改造為輕放支架回采。

三、放頂煤開采工藝的研究

我礦采用的ZFS-2400型支架是一種在厚煤層中采用的低位放頂煤支架；前采后放；采放比1.2以上，適用煤層厚度4～8m;放煤步距為一個循環一放;放煤標準為“見矸即止”

2003年7月我礦第一套輕放支架在東八二片進行試生產。在試生產期間我們在東八二片回采期間主要遇到以下問題：

1、頂煤過硬，礦壓顯現不明顯，造成頂煤放出率過低，（綜合采高3.45m）；頂煤初放步距過大（初放步距114m）。

2、頂煤塊度大，造成后輸送機過載和斷鏈、燒電減的事故率高。

3、工作面小規模的冒頂依然時有發生。

4、工作面沿走向全程發育兩道巖墻（由四道斷層組成一道地壘和一道地塹），造成工作面形態不正和推進速度慢。

由于以上問題，輕放設備在東八二片并沒有發揮出生產能力，平均月產2.2WT，平均采高3.45m，回采率73.18%。

針對以上情況，我礦從2004年2月起，對東八二片、東八四片組織了現場寫實，并對發現的生產問題進行總結，進行了理論分析。具體情況如下：

1、頂煤放出率低問題。

1）我礦頂板的結構為硬度較低的厚復合頂板，基本頂在煤層以上15.8m的一層3.0m的粗砂巖（如柱狀），而且受到高密度斷層的不斷切割、破壞，板狀結構不完整，采空區充填條件好。同時上下兩巷沿頂板施工，在采空區兩側人為留設了一個11m寬的支撐煤柱，減小了采空區面積。在這種頂板條件下頂板不可能提供足夠破碎頂煤的支撐壓力。

2）提高頂煤的破碎程度必須發揮支架自身強大的破煤作用。

3）采用煤體注水，進一步解決頂煤放出難問題。

2、頂煤塊度大，造成后輸送機過載和斷鏈、燒電減的事故率高。

我們分析、總結了后輸送機的事故，發現除一小部分為機電檢修問題外，以下三個方面，嚴重影響后輸送機的工作狀態。

1）對工藝環節理解不深，工藝控制不嚴格。

2）采高不均勻，后輸送機運行空間不足。

我們發現局部采高不足，后輸送機與尾梁之間的高度小于600mm時，較大的煤塊就極易卡住。根據以上狀況我們統一要求了工作面采高必需在2.2m以上（同時保證支架頂梁仰角小于3度）。

我們經過工程類比發現，我們在東八二片時采用單體配走向梁維護工作面頭部時，斷鏈事故明顯低于采有過渡支架這種方式。經過進一步寫實發現工作面頭部由于有電減等設備，有效過貨空間在采高2.2m時只有450mm，而采用單體配走向梁則可以達到650mm。在工作面其他部分過貨空間足夠的時候，所有大塊均在此處卡住并造成堆積，成為工作面斷鏈的重要原因。

根據這種情況我們調整了采放比，從原來的1.78（采1.8m，放3.2m）調整為1.27（采2.2m，放2.8m）。同時，我們又統一規定工作面頭部(1～5#支架)采高不得低于2.4m。

采取以上措施，并進一步加強機電檢修力度后，兩個綜采工作面的后輸送機事故率為零。

3、工作面過斷層和由于斷層產生的巖墻。

由于這套輕放設備，具有的輕便靈活的特征，在工作面出現巖墻時，只要及時掌握巖墻的發展趨勢，可以非常靈活的將工作面抬起。1.0m以下巖墻無需爆破施工；落差較大的巖墻也可以最大限度的降低爆破施工量。同時我們已經摸索出一套巖墻爆破施工的工序配合、設備維護的有效辦法。

東八左四片工作面位于東八采區中下部，上臨DF91斷層，落差3~6米，下臨DF41斷層，落差0~47米，兩個斷層間距138米，該工作面長118米，走向長1040米，沿走向整個工作面為兩道背斜、一道向斜構造，上下巷共揭露落差1.5米以上斷層21道；兩巷為全巖狀況巷道4處，累計137米，半煤巖巷道3處，累計97米；經實際揭露，工作面長期賦存2～3道上下巷均未揭露的隱性走向斷層，并賦存有底鼓、基底不平等其它災害性地質構造；同時中部有掘進時期遺留下的沿傾向貫穿工作面的掘進聯絡巷，工作面必須跨巷回采。該工作面在全國綜采開采史上也是罕見的地質條件、回采條件惡劣的工作面。

8月份綜一隊在如此惡劣的地質條件下月產47，345T保證了較的回采高效率；9、10兩個月通過了包括兩道背斜構造、11道2～８m斷層、19道0.8～2m斷層、39m全巖巷道、33m半煤巖巷道、一條中部掘進聯絡巷在內的走向長度119m回采條件最惡劣的區域，平均月產32，214T。11月份回采條件開始好轉，雖然下旬工作面又進入半煤巖巷道區，月產依然達到了67，000T的極高水平。

我礦于04年8月末加大采煤工作面全面工程質量管理和建立工程控制體系的工作力度，使我礦的輕放工作開始納入全面規范化、全面正規化的管理軌道，我礦的輕放生產開始進入良性循環，具體情況如下：

2005年01月綜采一隊回采的東八四片工作面完成10.2184WT；2004年9月綜采一隊回采的東八四片工作面，全月在斷層區內回采，上、下巷過全巖、下巷頂板極其破碎、工作面巖墻始終在12m以上的條件下，完成33，764T，取得了較好的效果。

為了進一步分析輕放工藝的特性，我們對20個月來的輕放生產進行了初步統計并初步統計情況如下表：

輕放生產情況統計表

05年01月，回采東八四片時，最高月產達到，10.2184萬噸，平均月產4.9125萬噸；最高班產6.0個循環2377T；最高原班產量12.0個循環4754T。

我礦在30#層輕放生產的回采率和回采效率已經達到國內先進水平，東八四片在國內地質構造復雜工作面的回采率和回采效率也已經達到國內先進水平。

輕放支架在東榮三礦30#層如此惡劣的回采條件下，盡管遇到各種各樣的問題，但依然取得了使用成功，進一步證明了輕放工藝先進性和強大的生命力。