復雜條件下軟巖綜采實踐

張建

摘 要：單侯礦一號煤層是目前主要可采煤層之一，但由于一號煤層頂底板巖性的特殊性，該區域回采面臨較大困難，影響產能。1101N工作面是我礦試采的第一個一號煤層工作面，在綜合分析一號煤層特點的基礎上，立足創新管理，大膽改革，終于回采成功，為單侯礦今后采用綜采工藝回采一號煤層提供了重要的技術和管理經驗。

關鍵詞：復雜;軟巖;綜采

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0171-02

1 單侯礦礦井概況

1.1 井田地理位置與交通

單侯礦是開灤集團在外埠自行建設的第一座大型現代化礦井，隸屬于開灤（集團）蔚州礦業有限責任公司，位于河北省張家口市蔚縣涌泉莊鄉境內。單侯井田東西寬約5km，南北長約8km，井田面積38.8185km2。井田地理位置東南距蔚縣縣城8km，北距宣化130km，南距石家莊市330km，東距北京230km，西距山西廣靈縣21km，公路鐵路交通條件良好。

1.2 井田開發史

單侯礦井于2004年5月開始基建，2006年10月進行聯合試運轉，2009年5月礦井由基建轉為生產礦井。礦井設計生產能力150萬t/a，核定礦井生產能力270萬t/a。

1.3 礦井開拓方式、采煤方法、通風系統等

礦井開拓方式為立井單水平開拓，生產水平為+650m，建有主井、副井、風井三個井筒，主井承擔原煤提升任務、副井提升人員和物料、風井為專用回風井，通風方式方法為中央并列抽出式通風。單侯礦為低瓦斯礦井，水文地質類型為復雜型。采煤方法采用綜合機械化一次采全高，工作面后退式回采方式。掘進為綜掘，錨網（噴）支護方式。單侯礦井六大系統設備完善可靠、運轉有效。單侯礦井主采煤層自上而下為6#、5#、1#三個煤層，分三個采區，即首采區，二采區，三采區。首采區位于單侯井田的北部和西南翼，二采區位于首采區的東部，三采區位于首采區南部。

1.4 礦井地質構造及水文概況

礦井地質構造復雜程度定為三類（Ⅲa），主要以5號、6號煤層為主，煤層較穩定，結構簡單至較復雜。礦井水文地質類型為復雜型。

1.5 礦井瓦斯、煤塵及煤的自燃性

礦井為瓦斯礦井，自燃傾向性等級均為II類，自燃，有煤塵爆炸性。礦井主采煤層自然發火期為小于等于6個月。

2 1101N工作面概況

一號煤層為單侯礦最下部的一層煤，該煤層一般厚度較大，變化小，為較穩定煤層，但結構復雜。該煤層層狀發育，具裂隙，主要煤巖成分為暗煤夾有亮煤條帶。距底0.2-0.35m有一層較穩定的0.1m左右的泥巖夾矸。采面斷層較多，以正斷層為主，落差均在0.15-2.0m之間;采面局部發育有小型褶皺構造，回采至該部位時可能揭露隱伏小構造或煤層傾角發生變化;1101N采面受上覆5、6煤層采空區影響而導致巷道變形嚴重、煤層易碎，屆時對正常回采帶來一定影響。詳見表1、2、3。

3 1101N工作面回采過程中存在的困難

2018年4月10日至2018年4月25日在1101N工作面試生產期間，工作面頂板破碎，在拉架過程中頂部掉矸嚴重，清理架腳前浮矸勞動強度大，溜子頂不動，上竄嚴重，溜子轉載仍然搭接不合適，采面普遍存在架腳下扎。機電事故較多，推進速度慢，總進尺45米，平均單班進尺1.6米。

2018年4月26日正式進入1101N工作面生產，面溜下竄，第15組-55組支架段底板鼓起，底鼓矸石量300-400mm，頂板破碎，采面局部高度不夠，生產困難。之后采面機尾積水嚴重，溜子拉水煤嚴重，造成下運轉載、皮帶打滑，機電事故頻發。隨著積水增多，底板泥巖遇水軟化，錨固站拉轉載費力，固定用單體柱穩固不牢。

2018年5月15日至2018年6月6日是1101N工作面推采特別困難時期，工作面第20-50組支架受周期來壓影響，頂板破碎，采高低，第20-40組最嚴重，采高只有2.4米，支架挺不起來，機組過不去，造成溜子下剎，打底矸1米深，最后導致支架架腳扎底，抬腳困難，架腳壓大桿，頂溜費勁，支架拉不動，機組滑靴落道，護幫板、平衡頂損壞，第65-85組支架歪斜，溜子下竄嚴重，頭組支架擠煤壁，架腳前浮矸多，清理工作量大，機電事故次數增多，推進速度緩慢。

4 創新管理手段

1101N工作面科學地采用新技術、新裝備，規范員工操作行為，提高了員工操作和管理水平，確保了煤炭生產安全、高效。

4.1 新管理辦法

自進入1101N工作面以來，由于地質條件差，作業環境惡劣，勞動強度大，員工積極性受到極大影響，情緒低落，勞動效率低，生產局面非常被動。在這種情況下，該隊伍不畏困難，統一思想，加強工作面質量管控，安全第一，質量先行，穩扎穩打，制定出臺了走動管理辦法、加強液壓系統管理考核辦法和配套的經濟政策，規范了員工操作和管理行為，使員工思想觀念有了轉變，積極性提高明顯。

（1）走動式管理辦法。工作面回采初期，為了搶進度，減小頂板壓力，工作面機頭、機尾支架超前，中部支架滯后，造成壓力集中在滯后的支架上，致使工作面切頂、煤壁向前劈幫嚴重，無法控制頂板，經過研究和詳細論證，及時出臺了走動式考核辦法。由盯班管技及班組長現場落實質量標準化及規程措施要求，扭轉了生產被動局面，安全有了保證，一直到該工作面收尾，沒有發生任何大小人身傷害事故。工作面的“三直、一平、兩暢通”做到了動態合格，生產上由原來班平均割煤二刀的進度提高到了班割煤四刀的好水平。（2）加強液壓系統管理考核辦法。出臺了加強液壓系統管理考核辦法，狠抓液壓系統管理，確保了工作面穩產。液壓系統就像綜采工作面的心臟和血液循環系統及動感神經，只有各零部件、液壓元件完好，綜采工作面才能正常組織生產。同時也有效解決了液壓系統的“跑、冒、滴、漏、串”液現象，在一定程度上防止了底板遇水泥化影響拉架和推溜。

4.2 新裝備的使用

1101N工作面通過采用新裝備，提高了工作面單產能力，確保了安全生產。

（1）液沖錨桿試用成功。1101N工作面生產過程中，由于頂板破碎和周期來壓等因素，給有效控制工作面頂板帶來一定困難，經常出現漏頂，對正常回采影響很大，為了確保工作面正規循環作業，通過試打液沖錨桿的方法，用來控制片幫和頂板破碎，保證安全和正常生產，在使用過程中，效果顯著，不但有效控制了片幫，保證了回采推進速度，減輕周期來壓的影響，而且較好的控制住了上頂矸石的垮落，提高了煤質。同時，液沖錨桿在1101N面的試用成功，證明這項技術應用可以向今后一號煤層回采工作面推廣試用。（2）抬腳墊料的物料選擇。為克服底板軟、液壓支架扎腳、抬腳困難，解決支架抬腳回落后還回原位問題，根據架腳至溜子大底空間距離，先后使用了各種規格的舊木料墊腳，通過多次試驗和征求現場操作工的意見，最終確定了墊腳料的材質和規格。墊腳料的材質為木質，可以用新料，也可以是廢舊木料，但尺寸必須是1.2×0.24×0.22m，墊腳料的使用切實提高了液壓支架的初撐力，實現了順利移架、頂溜。（3）工作面機尾治水設備使用。該面溜子拉上山，工作面最低點在機尾，一般冷卻水和少量支架漏液能夠隨著溜子上的煤流被拉走，但是一煤底板巖性特點決定了它不能見水，經過反復研究，最后在機尾低洼點處實時保持有一個臨時水窩，安裝了一臺7.5KW排沙泵，既便于隨采隨移，又便于設備更換和維護，治水效果明顯。（4）臨架抬腳柱的使用。1101N推采過程中，逐漸發現了一個新問題，抬腳頂子損壞率高，作用發揮的不理想，修的不如壞的快，把支架檢修工難住了。主管機電的技術員動員技術骨干攻關，經過幾天的現場調查，找到了問題出在軟化的底板上，由于底板泥化，推移大桿失去了方向約束，抬腳頂子受到了不合理的剪切力，把柱嘴子卡斷，支架也就喪失了應有的抬腳功能。針對這種情況，該面支架工試用了臨架抬腳柱幫助支架抬腳的方法，即在本組支架頂梁上打設兩棵3.15米單體柱，柱底穩在相鄰兩組支架的架腳柱窩上，柱頭用木板墊好，用麻繩固定在架子上，支架工在遠方操控，人員避開單體柱彈射及柱咀崩射范圍，實現了降架的同時便可以抬腳。（5）轉載機自移裝置的使用。1101N推采過程中，拉轉載是最頭疼的問題，錨固站固定不住，轉載拉不了，嚴重影響推采速度。安裝轉載自移裝置后，轉載機可以自行前移，遷移轉載時間由原來的1小時縮短到現在的5分鐘，減小了工人勞動強度，大大提高勞動效率。

5 回采總結

單侯礦一號煤層由于其頂底板巖性的特殊性，不同于已經回采了多個工作面的五號煤層和六號煤層，1101N工作面在吸取相鄰礦井等一號煤層個別工作面沒有試采成功教訓的基礎上，立足創新抓管理，從技術層面潛心研究，管理方面自主創新，嚴格要求，以工作面安全質量標準化動態達標為前提，穩扎穩打，克服了回采中遇到的各種困難，于2018年6月12日順利收尾，試采取得了成功，該面回采過程中總結的教訓和積累的經驗，可以在其它一煤工作面借鑒和推廣。