高瓦斯礦井綜放工作面新技術應用與研究

【摘要】 根據煤炭科學研究總院沈陽研究院對該礦的瓦斯基礎參數測定報告及礦井瓦斯抽放設計，適宜的采煤方法是建設高產高效礦井的關鍵，制定高瓦斯礦井合理的瓦斯治理方案措施。

【關鍵詞】 高瓦斯礦井綜放工作面設計

工藝流程 瓦斯治理方案

山東盛泉礦業山西沈家峁煤礦10101綜采放頂煤工作面作為沈家峁煤礦第一個試驗開采工作面，綜采放頂煤工作面開采技術又是一項制約盛泉公司發展的一大瓶頸。因此，必須把10101綜放工作面開采技術作為一個新的課題，擺在公司發展前沿。

1.根據煤炭科學研究總院沈陽研究院對該礦的瓦斯基礎參數測定報告及礦井瓦斯抽放設計，礦井瓦斯絕對涌出量12.86m3/min，瓦斯相對涌出量27.27 m3/t，屬高瓦斯礦井。

2.適宜的采煤方法是建設高產高效礦井的關鍵

采煤方法的選擇，應根據煤層賦存狀況、開采技術條件、設備發展水平以及安全、產量、效率、成本和煤的回收率等因素綜合比較后確定。

2.1綜放開采最適宜的頂板巖性是泥巖和砂質泥巖，因為這種頂板能隨采隨冒，從而使冒落的頂煤與垮落的直接頂能在放煤過程中形成統一的松動冒落體。而我們沈家峁煤礦10101工作面頂底板巖性就為砂質泥巖，偶見炭質泥巖或細砂巖，底板為細砂巖。該煤層厚度為4.25～6.44m，平均厚度為6.11m，厚度變異系數僅為10.85％，煤層厚而穩定，全區可采。煤層結構較復雜。

2.2放頂煤綜采法自應用于生產以來，放頂煤開采技術已趨成熟，在我國條件合適的礦井中基本得到了廣泛采用，將在今后相當長的時間內，成為我國厚煤層開采的主要技術。

2.3支架是綜放開采技術的關鍵設備，我國綜放支架的研制已居世界領先水平，我國目前已擁有適合不同傾角、不同厚度煤層和不同頂底板條件的系列產品以及相配套的設備。我國已成功地設計制造了過渡支架和端頭支架兩個特殊品種，使綜放開采技術具有更好的適應性和安全性。

2.4綜放開采一次開采厚度大幅度增加，煤層開采強度加大，實現了垂直集中生產，而且低位放項煤支架工作面有兩個出煤點，在同樣工作面長度和工作面推進速度的情況下，綜放開采較分層綜采和單一煤層綜采工作面的單產可以成倍地增長。綜合以上原因：我礦確定10101工作面為綜采放頂煤開采。實踐證明，在厚及特厚煤層中，綜采放頂煤較分層開采，簡化了巷道布置和回采工序，節省了人力、財力、物力、時間消耗，降低了成本；提高了工作面單產和工效；生產高度集中，有利于礦井的管理與控制，實現了礦井安全文明生產。

3. 放頂煤開采其工藝流程

放頂煤開采其工藝流程為：采煤機割煤、裝煤、移架、推前部輸送機、放頂煤、拉后部輸送機，采空區頂板自行垮落。

3.1割煤：利用采煤機進行割煤，利用ZF3600/15/28四柱支撐掩護式正四連桿大插板低位放頂煤液壓支架進行放煤，二采一放，割、放煤工序單獨作業。

3.2裝煤：利用采煤機配合前部刮板運輸機、支架配合后部刮板運輸機進行裝煤。

3.3運煤：利用前后部刮板運輸機、裝載機、膠帶運輸機等聯合進行運煤。

3.4支護：使用ZF3600/15/28四柱支撐掩護式正四連桿大插板低位放頂煤液壓支架、ZFG4000/17/30過渡液壓支架管理工作面頂板，采用全部跨落法管理采空區。

3.5工作面初次來壓后必須再向前推進6個循環方可進行放煤作業。利用礦山壓力、支架反復支撐、尾梁上、下擺動和預松動爆破等綜合方式預裂頂煤，支架收回插板，上、下擺尾梁進行放煤。本工作面放煤采用二采一放，割、放煤工序單獨作業。放煤，循環放煤步距1.2m。為有利于端頭管理，機頭、機尾各5個支架原則上不考慮放煤。

3.6采放比：工作面采高2.5m，放煤高度3.61m，采放比為1：1.44。

3.7放煤步距與采煤機截深：放煤步距為2倍的采煤機截深，采煤機截深為0.6m，采放關系為兩采一放，放煤循環進度為1.2m，日循環3個，日推進度為1.2×3＝3.6m。放煤方式：采用單輪間隔放煤。

3.8初次放煤距離：工作面初次來壓后，根據其他礦井經驗及本礦的管理能力，工作面再推采3.6m，即推采6刀后開始工作面全長第一次放煤。

4. 高瓦斯礦井合理的瓦斯治理方案

4.1瓦斯治理方面，礦井在地面建有瓦斯抽放泵站，安裝有三臺2BEC62型瓦斯抽放泵，兩開一備，每臺最大抽氣量260 m3/min， 井下實現了高低壓分源抽采。其中，高負壓預抽系統2010年8月1日開始運轉，低負壓采空區抽放系統2010年10月1日開始運轉。2010年8月～2011年7月瓦斯抽采總量321.16萬m3，礦井瓦斯抽采率達69%左右。建礦至今，從未出現過瓦斯燃燒爆炸和瓦斯窒息事故發生，我礦領導高度重視瓦斯安全問題，引進先進的管理理念，加強技術裝備的大量投入，實現了對礦井瓦斯安全管理。

4.2優化工作面通風系統，改變通風方式，在工作面布置拖后瓦斯尾巷，采用Y型通風，同時調整工作面風量，確定工作面合理的配風量，提高風排瓦斯量，有效稀釋工作面和回風中的瓦斯濃度，消除工作面上隅角和上出口瓦斯積聚和超限，其工作面瓦斯濃度控制在0.4%以下，回風瓦斯濃度控制在0.7%以下，確保了工作面安全正常推進。

4.3完善超前高位抽放，消除瓦斯異常涌出，同時加強本煤層預抽放，減少抽放盲區，提高了抽放效果，整個瓦斯抽放濃度由原先的平均3%左右提高到了平均7%左右，最高可達到16%。

4.4優化采空區低負壓抽放系統，使低負壓抽放系統抽放效果得到了明顯提高，瓦斯抽放濃度由原先的1%左右提高到了平均4%左右，最高可達到10%。

4.5加強對井下安全監測系統進行日常維修和維護，每7天對井下的監測探頭報警和斷電功能進行標校試驗，保證了安全監測設備靈敏可靠，數據傳輸準確，系統運轉正常。

4.6堅持科學發展觀為指導思想，堅持“管理、裝備、培訓”三并重的原則。通過10101綜放工作面試驗開采，大家眾志成城，團結一心，歷盡困難，一路坎坷，工作不斷前進，產量穩步上升。1—9月份取得了較好成績，特別是在9月份的生產中更是創出了月產超過10萬噸的好水平。同時也為沈家峁煤礦和盛泉礦業公司的長遠發展奠定了堅實的基礎。

作者簡介：張光山，男，1964年8月9日，大專，山東科技大學，盛泉公司安監處副處長，助理工程師，采煤工程，山東盛泉礦業有限公司山西中陽沈家峁煤業公司安全礦長。

（作者單位：山西中陽沈家峁煤業有限公司）