禹州礦區薄煤層高產高效開采技術實踐與應用

張帥膽

（平禹煤電公司，河南省禹州市，461694）

禹州礦區薄煤層高產高效開采技術實踐與應用

張帥膽

（平禹煤電公司，河南省禹州市，461694）

為實現薄煤層高產高效開采，平禹煤電公司二礦通過選取合理的工藝參數，采用綜合機械化采煤工藝，實施有效地技術措施及現場的管理，實現高效率安全生產，提高了產能及經濟效益。

薄煤層 高產高效 綜合機械化開采

平禹礦區為我國地方煤礦重點礦區之一，煤田煤系地層屬石炭二疊系，有六4、五2、四4、二1煤層等多個可采和局部可采煤層，其中六4、五2、四4煤層屬薄煤層，六4和四4煤層不穩定，開采難度大，五2煤層較穩定，開采礦井多，礦區早期主要采用炮采、炮掘工藝進行開采，根據煤礦開采發展趨勢及礦井發展規劃的要求，現有的生產能力滿足不了礦井發展的需要，為此平禹礦區開展五2不穩定薄煤層安全高效技術研究，從2009年開始，平禹煤電公司陸續在平禹二礦、平禹六礦、平禹鳳翅山礦等多對礦井推行綜合機械化開采，通過礦井機械化程度的提高，達到安全高產高效的目的，進一步推動礦區發展。

1 工作面地質概況

河南平禹煤電有限責任公司二礦 （簡稱平禹二礦）位于禹州市鴻暢鎮。井田位于禹州煤田東南部三峰山礦區中段，礦井于1970年5月開始建設，1971年6月投產，設計生產能力30萬t／a。經后期生產系統改造，現生產能力可達60萬t／a。井田內可采煤層三組，分別為二1、五2、六4煤層，現主采五2煤層，二1煤層為下步主采煤層。五2煤層位于二迭統下石盒子組地層中，煤層厚度1.0～1.4 m，平均1.2 m。硬度系數小于2，煤層傾角17°，地質條件復雜。偽頂為厚0.2～0.5 m炭質泥巖，平均厚0.3 m；直接頂為砂質泥巖；底板為細粒砂巖。水文地質條件簡單。33070工作面采用走向長壁式布置，開采水平-327～-372 m，走向長1455 m，采長160 m，采高1.6 m，可采儲量0.484 Mt。

2 工作面主要設備的選型

2.1 “三機”選型原則

采煤機的選型是綜采工作面設備選型配套的首要問題，應充分考慮煤層開采的地質條件、工作面設計生產能力、礦井系統配套能力及設備供應狀況等因素。

液壓支架是綜合機械化采煤工作面主要裝備之一，支架的選型應滿足：支護強度與工作面礦壓相適應；支架結構與煤層賦存條件相適應；支護斷面與通風要求相適應；推移連接裝置與采煤機，刮板輸送機等設備相匹配。

工作面刮板輸送機生產能力的選型原則是運輸能力保證采煤機采落的煤炭全部運出，并留有一定的備用能力；結構與采煤機和液壓支架結構匹配。考慮工作面運輸條件差，刮板輸送機實際運輸能力盡量選得大一些。

2.2 設備的選型

2.2.1 “三機”的選型

參照國內外高產高效礦井工作面裝備情況，經過科學計算，選用國產MG200／456-WD型無鏈電牽引采煤機、ZY4000-10／20型掩護式液壓支架和SGZ-764／500型刮板輸送機相配套使用。

2.2.2 乳化液泵

為了適應綜采工作面快速移架、推移輸送機的需要，乳化液泵站選用國產WRB200／31.5型乳化液泵站，流量200 L／min，壓力31.5 MPa，單機功率125 k W，電壓1140 V。

3 工作面采煤方法及回采工藝

工作面采用單一走向長壁后退式采煤法，綜合機械化采煤，局部薄煤帶使用打眼放炮采煤，全部垮落法控制頂板。

（1）工藝流程。采煤機割煤、裝煤→運輸機運煤→移架→推運輸機。

（2）采煤機進刀方式。采煤機采用雙向割煤端部斜切進刀、往返割兩刀的作業方式。

（3）移架方式。工作面移架采用依次順序式移架。移架滯后采煤機后滾筒3～5架，頂板破碎地段采用跟機帶壓移架或交錯式移架，移架步距0.6 m。

（4）推移刮板輸送機。推移刮板輸送機滯后移架10～15 m進行，推移機頭機尾時，機頭機尾與過渡槽整體要推移，工作面中部槽逐節推移，刮板輸送機移出后應保持平直，并且彎曲段距離不少于15 m。

（5）作業方式。工作面采用 “三八”工作制度，兩班半采煤、半班檢修的生產作業方式，采用正規循環作業方式，每天10個循環，每個循環進度0.6 m。

（6）支護形式及采空區處理。工作面安裝ZY4000-10／20型掩護式液壓支架100架，對頂板實行全部垮落法控制。

（7）端頭及三角區支護。工作面上下端頭采用4對8根4000 mm長的Π型鋼梁與單體柱配合邁步支護，每對梁間距500 mm，同步梁間距為1000 mm，步距為600 mm，一梁四柱，上下端頭在切頂排的頂梁末端處支設1排密集支柱。

（8）超前支護。超前支護采用DZ-2500型單體液壓支柱配合DZJA-1000 mm型鉸接梁支護，一梁一柱，液壓支柱打在鉸接梁的中間。

4 生產過程中遇到的問題及解決辦法

4.1 生產過程中遇到的問題

（1）由于煤層平均1.2 m，且地質條件復雜，小地質構造發育較多，采面生產推進過程中多處出現斷層現象，斷層落差均在2m以下，給工作面回采帶來較大困難。

（2）薄煤層工作面空間小，隨著工作面推進的加快，瓦斯相對涌出量由原來的1.19 m3／min增大至5.38 m3／t，瓦斯絕對涌出量由原來的1.92 m3／min增大至4.64 m3／min，時常出現工作面上隅瓦斯超限現象，嚴重影響了安全生產。

（3）采面煤層薄，且地質構造較多，工作面破頂底板較多，設備磨損較快，機電設備事故時常發生，嚴重影響安全生產。

4.2 解決方法

4.2.1 工作面過斷層方法

（1）調整采高法。當斷層較小，斷層上下盤頂底板之間的煤層高度大于設備允許的最小割煤高度時，采取留頂煤或留底煤的方式降低采高。先估算出工作面距斷層前方所需要的過渡段，通過調整割煤高度來通過斷層。實際操作時采取留頂煤或底煤過斷層。通過斷層后逐步見頂見底開采，恢復原采高，采煤機每刀留頂煤或留底煤的厚度通常為100～150 mm。

（2）挑頂窩底法。當斷層落差較大，斷層上下盤頂底板之間的煤層高度小于設備允許的最小割煤高度時，如果工作面頂底板圍巖比較松軟時，采取挑頂或臥底使煤機截割圍巖強行通過斷，同時每刀挑頂或臥底量不得超過150 mm；如果工作面頂底板圍巖堅硬，采煤機滾筒割不動時，必須對斷層進行超前處理，可采取放震動炮挑頂或起底的方法。放炮時要注意炮孔距預計的挑頂后工作面頂板的距離，距離太小會使頂板受到影響，增加工作面通過時頂板管理的難度。經實踐證明，深孔爆破裂隙帶的直徑一般為700 mm。

4.2.2 工作面過斷層施工方法

（1）采煤機割近斷層處時，應逐步減小采高，以減少破巖量和增加支架的穩定性，但是支柱要留有足夠的伸縮量，以防壓死支架。

（2）當巖石硬度f＜4時，可采用采煤機直接割巖，牽引速度應減小，滾筒應低速選裝；當巖石硬度f≥4時，可采用深孔松動爆破技術進行松動巖石。

（3）采用兩個循環、一次爆破方式處理斷層全巖段，一次打眼深度確定為1.4 m，炮眼為五花眼布置，裝藥量為0.3 kg，爆破后及時拉超前架支護頂板，這種爆破方式可保證每班正常割煤達到兩個循環。

（4）帶壓擦頂移架。斷層帶頂板破碎，移架時支架仍保持一定的工作阻力，使頂梁貼著頂板前移，以降低移架所造成的頂板破壞。

病毒載量檢測頻率：如條件允許，建議未治療的無癥狀HIV感染者每年檢測1次、HAART初始治療或調整治療方案前、初治或調整治療方案初期每4～8周檢測1次，以便盡早發現病毒學失敗。HAART后患者病毒載量低于檢測下限后，每3～4個月檢測1次，對于依從性好、病毒持續抑制達2～3年以上、臨床和免疫學狀態平穩的患者可每6個月檢測1次，但如出現HIV相關臨床癥狀或使用糖皮質激素或抗腫瘤化療藥物則建議每3個月檢測1次HIV載量。

（5）挑順山梁。采煤機割煤后，如果新暴露出來的頂板在短時間內不會垮落，而在支架卸載前移時才有可能垮落，則采用挑順山梁的方法。移架時先移頂板較完整處的支架，并在支架前梁上沿平行工作面方向架設1～2根臨時的木梁 （或廢舊的軌道、鐵管等），以便挑住附近不完整的頂板，然后再移頂板破碎處的支架。

4.2.3 瓦斯管理措施

（1）增加了工作面甲烷傳感器的數量，加大對工作面瓦斯的監測范圍，特別針對上隅角瓦斯，要做到實時監測。

（2）加強機尾掛設風障管理。自工作面上出口向下5 m開始至上隅角放頂線處掛設風幛，風幛用風筒布打設，隨采面放頂線及時回撤并重新打設，保證過風量不少于總回量的20%。

（3）上隅角安裝瓦斯抽放系統。根據該工作面瓦斯涌出的不穩定性，為確保安全生產，增加了瓦斯抽放系統，在地面新設置一套瓦斯抽放泵站，通過加強對該工作面上隅角的管理，杜絕瓦斯超限現象。

4.2.4 機電設備管理

（2）建立考核獎罰管理機制，按照 “誰包機、誰使用、誰負責”的原則，將機電設備檢修質量與檢修工和設備操作司機工資進行績效掛鉤，提高設備檢修人員和設備操作司機的責任心。

5 效果分析

通過回采實踐表明，薄煤層綜合機械化采煤方法的應用，降低了工作面勞動強度，提高了安全系數，工作面單產由原來炮采的2.36萬t／月，提高到現在的6.18萬t／月，取得了巨大的經濟效益，實現安全高產高效生產。炮采與綜采具體經濟指標對比見表1。

表1 炮采與綜采經濟技術指標

6 結語

（1）平禹二礦薄煤層工作面通過合理的對綜采設備配套選型和科學的生產管理，工作面單產由原來炮采的2.36萬t／月，提高到現在的6.18萬t／月，取得了巨大的經濟效益，實現安全高產高效生產。

（2）與傳統炮采煤工藝相比，薄煤層綜合機械化采煤工藝安全、高效，降低了職工勞動強度和材料消耗，大大提高了生產效率和安全系數，改善了工作環境，使礦井安全生產得到穩步提高，經濟效益得到明顯改善。

Practice and application of high production and efficient mining technology in thin coal seam in Yuzhou mining area

Zhang Shuaidan
（Pingyu Coal and Electricity Co.，Ltd.，Yuzhou，Henan 461694，China）

In order to realize the high production and efficient mining in thin coal seam，through selecting the reasonable process parameters，applying the fully mechanized coal mining technology and implementing the effective technical measures and site management，the No.2 Coal Mine of Pingyu Coal and Electricity Company has achieved safe and efficient production and improved the capacity and economic benefits.

thin coal seam，high production and efficiency，fully mechanized mining

TD823.251

A

張帥膽 （1986-），河南襄城縣人，助理工程師，2009年畢業于平頂山工業職業技術學院，現任平禹煤電公司生產部管理員。

（責任編輯 張大鵬）