大采高綜采工作面技術(shù)應(yīng)用效果分析

文/張淵

大采高綜采工作面技術(shù)應(yīng)用效果分析

文/張淵

上灣煤礦是神華神東煤炭集團(tuán)公司骨干礦井之一，井田面積61.758平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量12.15億t，可采儲(chǔ)量8.3億t，礦井核定生產(chǎn)能力為1400萬t/年。井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存穩(wěn)定。煤層傾角為1°～3°。主要穩(wěn)定可采煤層有3層，分別為12煤、22煤和31煤，平均煤層厚度分別為5.21m、6.16m、2.60m，平均埋藏深度分別為245m、283m、317m。礦井采用斜井、平硐、立井聯(lián)合開拓方式布置。上灣煤礦12206綜采工作面作為公司第二套7m大采高重型綜采工作面，在目前國內(nèi)大采高一次采全高開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了部分關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，選配了功能強(qiáng)大、安全性高的先進(jìn)設(shè)備，使12206綜采工作面在提高煤炭資源回采率和生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢(shì)得以充分展現(xiàn)。

一、工作面概述

上灣煤礦12206綜采工作面位于12煤西二盤區(qū)最南部，三條大巷西側(cè)，由東北向西南布置；北側(cè)為12205綜采工作面采空區(qū)；南側(cè)為與12101綜采工作面采空區(qū)相隔的三角煤柱。12206綜采工作面直接頂平均厚度為1.51m，主要為灰黑色的泥巖，塊狀。12206綜采工作面與相鄰的12205綜采工作面地質(zhì)條件相比，煤層平均厚度由6.1m增加到6.5m，且受兩側(cè)采空區(qū)的限制。因此，在對(duì)12206綜采工作面進(jìn)行回采設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合協(xié)調(diào)考慮采高和面長兩個(gè)主要參數(shù)，以求生產(chǎn)效率與資源回收率達(dá)到最佳匹配。

二、回采設(shè)計(jì)方案

1.巷道布置方式

為了進(jìn)一步提高7m大采高綜采工作面的生產(chǎn)效率和資源回收率，上灣煤礦在12206綜采工作面回采設(shè)計(jì)上，根據(jù)煤層賦存厚度，采用大采高一次采全厚的回采方法。

在實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造中，12205綜采工作面與12101工作面采空區(qū)之間所夾的煤體最小寬度為372.9m。為了確保盤區(qū)采出率，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，上灣煤礦在12101與12205綜采工作面所夾煤體最窄處的12101工作面切眼上部留設(shè)25m防水、防突保護(hù)煤柱，開掘12206綜采工作面輔運(yùn)順槽與12205綜采工作面平行布置。

12206綜采工作面整體沿煤層走向布置，工作面順槽沿煤層傾向布置。共有兩條運(yùn)輸順槽（下順槽）和一條回風(fēng)順槽（上順槽）服務(wù)于該工作面。兩條運(yùn)輸順槽中一條為膠運(yùn)順槽，用于煤炭運(yùn)輸；另一條為輔運(yùn)順槽，用于輔助運(yùn)輸。

膠運(yùn)順槽寬6.0m、高4.4m，輔運(yùn)順槽寬5.2m、高4.4m，兩順槽間煤柱寬度18m，聯(lián)絡(luò)巷寬5.0m、高4.0m。回風(fēng)順槽即為12205綜采工作面輔運(yùn)順槽，寬5.2m，高4.4m。

2.巷道布置的參數(shù)依據(jù)

工作面設(shè)計(jì)初期，在對(duì)12206綜采工作面整個(gè)回采期間進(jìn)行礦壓觀測(cè)的基礎(chǔ)上，分析了工作面長度對(duì)周期來壓規(guī)律的影響，從而為工作面的合理布置提供了參考依據(jù)。

（1）12煤層符合埋藏淺、基巖厚度比較大、存在大小周期來壓現(xiàn)象，頂板存在輕微的臺(tái)階下沉現(xiàn)象等近淺埋煤層的特征。12206綜采工作面開采區(qū)域?qū)儆诮鼫\埋煤層開采的范疇。因此，采用深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，可消除頂板大面積懸露產(chǎn)生的圍巖災(zāi)變隱患,減弱初次來壓對(duì)支架和人員的傷害。

（2）周期來壓步距的大小和礦壓顯現(xiàn)程度與工作面的支架初撐力、推進(jìn)速度、上覆基巖厚度有很大的關(guān)系，具有分布的不均衡性和來壓的不同步性。觀測(cè)結(jié)果表明，300m加長綜采工作面中部（70#～125#支架范圍）老頂周期來壓現(xiàn)象明顯，來壓步距基本保持在9～11m，壓力一般持續(xù)10～12刀后消失；兩端頭30架左右老頂周期來壓則不明顯。12206綜采工作面老頂周期來壓步距大小與上覆基巖厚度成反比，基巖厚度越大，周期來壓步距越小；反之，上覆基巖厚度越小，周期來壓步距越大，但周期來壓持續(xù)推進(jìn)距離與上覆基巖厚度的大小關(guān)系不大。同時(shí)，由于12206綜采工作面屬正坡推進(jìn)，回采后期上覆基巖厚度越薄，煤層越硬。當(dāng)工作面上覆巖層厚度達(dá)145m以下時(shí)，工作面煤層相對(duì)較硬，使煤機(jī)割煤速度受到限制，特別是當(dāng)煤機(jī)速度過大時(shí)會(huì)造成煤機(jī)牽引扭矩軸損壞或自動(dòng)斷電。因此，回采至上覆巖層較淺區(qū)域時(shí)，控制好煤機(jī)速度是關(guān)鍵；回采至上覆巖層較厚區(qū)域時(shí)，加強(qiáng)頂板支護(hù)則是重點(diǎn)。

（3）12206綜采工作面受周期來壓影響較大。周期來壓期間，推進(jìn)度越慢，頂板狀況越容易惡化，表現(xiàn)為破碎易冒，局部片幫嚴(yán)重。所以，后期開采過程中，除了提高支架初撐力利用率、控制端面距等有效技術(shù)措施外，還應(yīng)加快工作面推進(jìn)速度，有效避免頂板狀況惡化，降低生產(chǎn)事故率。

三、回采過程中遇到的問題及改進(jìn)措施

12206綜采工作面在生產(chǎn)過程中存在以下問題：

1.匹配問題

主要指由于采高增加后，主要設(shè)備配套不合理引發(fā)的機(jī)電問題，如端頭支架和過渡支架推移步距、推移速度不一致，造成推斷定位銷，推錯(cuò)過渡槽等。建議定制與工作面生產(chǎn)條件和能力相符的配套設(shè)備，煤機(jī)各部功率和搖臂提臥量必須滿足大采高加長工作面的生產(chǎn)需求，刮板運(yùn)輸機(jī)輸送功率應(yīng)與工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力相符，并且端頭支架和過渡、中間架推移步距、速度、推力都應(yīng)該匹配合理。

2.系統(tǒng)問題

主要指由于設(shè)計(jì)安裝不合理引發(fā)的機(jī)電問題或操作維修不便，比如泵站安全閥位置設(shè)置不合適，致使噴液頻繁等。建議將煤機(jī)與運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾電機(jī)電纜連接器安裝在運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭蓋板處，以便于維修。將泵吸排液閥芯和閥座改進(jìn)加工成錐面，并在卸載閥出口處加裝蓄能器。

3.質(zhì)量問題

主要是指由于設(shè)備部件的出廠質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)使用要求而引發(fā)的機(jī)電故障，比如溜槽鏟煤板損壞等。建議加強(qiáng)煤機(jī)蓋板油缸和耳座的強(qiáng)度，加強(qiáng)銷軸焊接部位強(qiáng)度，增加其圍度。同時(shí)，當(dāng)煤機(jī)搖臂大修時(shí)，應(yīng)選用高質(zhì)量的軸承配件。

四、結(jié)語

12206綜采工作面回采設(shè)計(jì)中，上灣煤礦確定大采高一次采全厚的回采方法，將工作面采高確定為6.5m，長度確定為318.7m，以減少煤柱損失。并通過實(shí)施機(jī)頭機(jī)尾垂直過渡、見頂見底回采等具體改進(jìn)措施，使12206綜采工作面回采率較以往的回采設(shè)計(jì)提高了9%。同時(shí)，通過實(shí)施精益化管理手段，在增大工作面采高，加長工作面長度的同時(shí)，并未降低整體推進(jìn)速度，使得12206綜采工作面均衡日產(chǎn)量達(dá)43000余噸，比12205綜采工作面生產(chǎn)能力提高約13%，回采工效也隨之大幅提高。

此外，在12206綜采工作面的生產(chǎn)實(shí)踐過程中，上灣煤礦總結(jié)出了老頂周期來壓步距大小與上覆基巖厚度成反比、上覆基巖厚度與煤層的軟硬成反比、調(diào)整生產(chǎn)組織方式以彌補(bǔ)加長工作面降低推進(jìn)速度的影響等規(guī)律，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)科學(xué)開采具有重要意義。

（作者單位：神華神東煤炭集團(tuán)上灣煤礦）

（責(zé)任編輯：周瓊）