大采高智能化綜采與“Y”型通風在屯蘭礦的應用

喬艮昌

（山西焦煤 屯蘭礦，山西 古交 030053）

屯蘭礦屬高瓦斯和瓦斯突出礦井，瓦斯絕對瓦斯涌出量207m3/min，相對瓦斯涌出量35.6m3/t。因地制宜地將生產工藝和通風方式間的優化和匹配是礦井實現“高產高效”的關鍵[1-3]。多年來，屯蘭礦根據礦井的瓦斯、通風等實際條件，在采煤工作面采用“Y”型通風方式。經過實踐證明，“Y”型通風能很好地解決瓦斯問題，尤其是工作面上隅角瓦斯超限問題。但是由于“生產工藝、沿空留巷施工、材料運輸、頂板維護”諸環節存在銜接和匹配等問題嚴重制約了生產，難以達到高產高效目的。近年來，屯蘭礦經過長期的摸索、研究、分析，堅持改進和優化生產工藝、充填技術、頂板支護、運輸系統，使生產工藝、設備、通風更加匹配，解決了“高產高效”與瓦斯治理之間的矛盾，為大采高智能化綜采設備與“Y”型通風綜采工作面的“高產高效”開辟了廣闊的前景。

1 智能化綜采工作面的回采工藝

1）智能化綜采工作面的回采工藝流程與普通綜合機械化采煤方法基本相同：割煤→拉架→支護頂板→移溜→處理采空區。2）智能化綜采工作面的主要設備及工藝特點，如表1所示。

2 智能化綜采工作面實現“高產高效”措施

1）軌道巷布置充填泵和料場：見圖1，充填泵布置在軌道巷上料時，混凝土粉塵到處飛揚，給工人的身體造成很大的傷害；布置在聯絡巷里，可用調節窗將混凝土粉塵排到回風巷。布置在軌道巷，由于巷道本身窄小，泵及料場布置在一起時，寬度不夠、需要劈幫（10 m×1.5m×3m），加大了工作量，需投入大量的人力物力（11工/m，料945.1元/m）加大巷道斷面，造成支護困難，給回采造成一定困難；并且多隊組一起作業，也給安全生產帶來了不安定因素，加大管理難度。見圖2，充填泵由布置在軌道巷系列車以里更改為布置在系列車外的聯絡巷里。原來每隔50 m移一次充填泵變為每隔150 m移一次充填泵，減少了移泵次數，降低了勞動強度。再者，通過加強職工培訓、改變充填管路直徑（φ100 mm變為φ125 mm）、改進混凝土的配方等方法，解決了上料過程的堵管問題。

表1 智能化綜采工作面主要設備及工藝特點一覽表

圖1 改進前充填設備布置簡圖

圖2 改進后充填設備布置簡圖

2）生產工藝的改進：模箱循環進度2.4 m，采煤機的截深0.8m。按正常循環推進時，采煤機割一刀煤約需2.5h。采煤機在機尾正常割煤、吃刀、開缺口；在一個正規循環內，運輸機的推進度是1.6 m；與模箱的循環數2.4m相差0.8m，而在下一循環采煤機到機尾需要2.5 h左右；使得充填要等2.5h左右。然而一個充填循環約需9 h左右（拉架清渣0.5 h，布置空間2.5 h，充填2 h，膏體混凝土的凝固4h），嚴重影響了產量。通過研究分析，決定打破傳統采煤工藝：一個循環內在機尾多拉一次缺口，使運輸機推進2.4 m，達到與模箱的循環一致；在下一循環時，少頂一次機尾，并調直運輸機。因此解決了充填與生產的矛盾，在時間上保證了生產，由原來的2 d 3次充填到現在的3 d 7次充填；原煤產量由原來的月產13萬t左右達到改進后的月產18萬t。為真正實現“高產高效”有了工藝保證。

3）“Y”型通風能很好地解決屯蘭礦綜采工作面上隅角瓦斯積聚問題，同時減少了保護煤柱，提高了煤炭資源回收率，降低了自燃發火的危害，也為實現安全生產和“高產高效”提供技術保證。

4）模板支架處的支護：由于是在運輸機上方作業，為了保證安全，必須停機作業。通過技術改造，在運輸機上部加工全封閉護罩，使人員可在開機時作業，從而大大減少支護作業時間（約每循環節省1.2h）。

5）機頭端頭支架取代端頭密集支柱，減少了工序、降低了工人勞動強度，并杜絕了因采空區頂板冒落滾入兩端頭的傷人事故。皮帶機尾使用馬蹄兒結構、自行移動，取消了老漢木與大鏈，降低了勞動強度，提高了安全系數。機頭端頭支架取消了防護幫裝置，增長了前梁長度，增大了支護面積。

3 工作面礦壓顯現規律的分析

屯蘭礦12401工作面為首個2號煤“Y”通風綜采工作面，為探索沿空留巷的礦壓規律，從工作面投產開始就進行了礦壓觀測。根據工作面長度及煤層賦存特點，支架上安設了礦壓觀測系統，觀測支架立柱的初撐力、工作阻力、直接頂初次垮落步距、基本頂初次來壓、周期來壓步距。經過觀測得到如下技術數據及經驗：

1）12401工作面，直接頂初次垮落步距17.6 m，基本頂初次來壓步距28m，周期來壓步距分別為10.4m。

2）模板支架、模箱的工作阻力有較大的富裕量，很好地滿足了沿空留巷的開采要求。

3）支架對地質條件適應性強，頂板事故少；采面過斜交空巷時，沒有影響到安全生產。

4）2號和3號煤層合并開采時，其頂板來壓與單獨開采2號煤層比較，顯現不明顯，基本頂周期來壓步距略大。

4 結束語

1）經過上述改進措施，原煤產量由13萬t提高到了18萬t，明顯提高單產水平，解決了綜采面上隅角瓦斯超限局面，為“Y”型通風的推廣提供了更加有力的依據。

2）“Y”型通風的巷道可以重復利用，使得煤柱得到解放，提高資源回收率。根據屯蘭礦目前的情況，2號煤煤柱25～30 m，3號煤煤柱20 m，平均煤柱113.08 t/m。一年節約煤炭資源31.6萬t，按560元/t，共計17 696萬元。巷道重復利用時的整巷費用與新巷道的支護一樣，推進速度差不多；費用基本相同。

3）充填泵在軌道巷布置，150m三個料場，劈幫30 m，人工工資115500元，材料費28 353元，共計143 853元/月，一年節約1 726 236元（在工作面幫、不劈幫、推到是一并回采）。

4）屯蘭礦是首次在大采高智能化綜采面采用“Y”型通風的礦井，經過一年多的使用，已經明顯體現出其優越性與可靠性，并為礦井實現“高產高效”提供了成功經驗，有利于相似條件的礦井推廣。

[1]袁 亮.瓦斯治理理念和煤與瓦斯共采技術[J].中國煤炭，2010.36(6):5-12.

[2]楊彥群,楊曉紅.屯蘭礦采煤工作面沿空留巷Y型通風技術[J].煤炭科學技術，2011.39(5):48-51.

[3]白建文.屯蘭礦2#、3#煤合層開采的分析研究[J].山西焦煤科技，2005(6):70-74.