過斷層采煤技術及工藝在綜采工作中的應用分析

吳玉龍

（冀中能源股份有限公司東龐礦，河北 邢臺 054001）

綜合開采的工作面屬于采煤作業過程中的關鍵性環節之一，把先進的采煤作業相關工藝和技術大量投入到其中，能夠在極大的限度上提高采煤工作的效率，降低成本的投入。本文圍繞相關工藝的技術特點及適用特性等方面進行分析，并結合實際案例，對注意事項、工藝方法和操作方案進行闡述，以期為相關行業提供工藝技術層面的參考。

1 綜采工作面相關作業工藝方法的主要特征及其適用特性簡述

1.1 采煤相關工藝方法的主要特點簡述

1.1.1 開采作業的高度數值表現為從低至高的主要特征如果采煤工作面的高度數值處于3～5 m的區間之內，可以應用采煤相關工藝推進工作面，頂板冒落區向后方塌陷。高度數值在7～10 m的區間之內，可以順著煤層傾斜的方向把工作面開采作業的高度數值調節到支架允許最大采高。高度數值在15～20 m的區間之內，此時采煤作業的工作面的挖掘開采高度數值能夠回復到常規的水平。綜采工作面采煤工藝如圖1所示。

圖1 綜采工作面采煤工藝

1.1.2 采煤工作面的單位產量大幅度增大

煤礦井下的綜采工作面采煤相關工藝方法和技術的合理應用及采用最合理且高質量的生產作業流程的方式可以保證實現煤礦高效率產煤，其相關經驗在煤礦井下的綜合開采工作面中進行廣泛的實際應用，能夠顯著地提升煤礦井下的綜合開采工作面的產能及工作效率[1]。

1.1.3 大幅度節約成本

煤礦井下綜合開采工作面的采煤相關工藝和技術投入的實際成本相對比較低，表現為巷道區域的掘進工程量比較少，頂板支護的面積比較低，以及綜合開采相關的工程機械設備搬運工作量比較小等層面。

1.2 采煤相關工藝方法的通用性簡述

采煤相關的工藝方法在煤礦井下的綜合開采工作面中獲得有效的實際應用的必要前提條件是：礦井內的地質結構比較簡單、煤層位置的分布情況的比較穩定、煤炭資源的產量可以保持穩定及作業面的傾斜角度數值小于12°等。基于長期的回采工程的實踐經驗，合適的采煤相關工藝方法的實際應用過程中能夠顯著降低廢煤產品的丟棄數量，與此同時，相對于分層模式進行煤炭挖掘開采的工藝方法和技術，煤礦井下的綜合開采工作面使用的采煤相關工藝方法和技術需要前期投入總體成本相對比較低，可以節省大量的巷道內部的設備布置、金屬網裝置的安裝等步驟，能夠大幅度提升煤礦企業的資源開采的工作效率。煤礦井下綜采工作面切眼安裝如圖2所示。

圖2 煤礦井下綜采工作面切眼安裝

2 綜合開采工作面部位采煤執行方法的實際應用研究

2.1 對于液壓支架裝置的有效控制

在煤礦企業的井下采煤作業過程中，液壓類型的支架裝置因為其長期受到重心部位的壓力載荷的不利影響和制約，容易在煤礦井下的綜合開采作業過程中出現滑移甚至傾倒的嚴重事故，進而對于現場工作人員的人身安全帶來極其嚴重的潛在威脅。為此，相關工程技術人員必須第一時間采用如下的預防性措施和方案：第一，綜合實際的現場作業環境來設計科學合理的煤礦開采方案，保證液壓類型的支架裝置在采煤作業的進程中，其重心位置可以始終維持在一個適合的區間之內。一般情況下，普遍認為液壓支架的重心點小于等于3 m的位置是處在安全并且可以控制的區間之內的，此時的條件下能夠確保液壓支架裝置的穩定性和安全性，有效避免安全生產事故的發生。第二，對于安裝位置屬于固定類型的液壓類型支架裝置，可使用設置千斤頂裝置的方法來防止支架結構發生滑動或者傾倒的事故，作為移動模式的液壓支架裝置，則必須在確保本身主體結構安全穩固的基礎上，使用整體進行搬運的移動方法進行操作[2]。煤礦機械液壓支架如圖3所示。

圖3 煤礦機械液壓支架

2.2 割煤模式的控制方面注意事項簡述

煤礦井下的綜合開采工作面采煤工藝方法實際應用的過程中，有關割煤的模式必須綜合相應的工作面的現場情況來進行靈活運用，最為常用的割煤方法是雙向割煤及單向割煤這2大種類。單向割煤方法在實際運用的過程中必須注意如下幾點：第一點，單向模式的割煤方法使用過程中，進刀的方向通常情況下是自上到下，鏟煤推溜操作執行的時候，其方向是從下到上。第二點，在煤礦井下的綜合開采工作面進行進刀的時候，需要科學把控其進刀過程的深度尺寸，通常情況下需要將其控制為在70 cm。第三點，在現場割煤作業過程之中，綜采工作面采煤機進刀時候的傾斜角度數值過大及過小的情況下均無法確保割煤作業的回采效率，并且還可能造成煤礦井下的綜合開采面發生逐漸下降的問題，無法確保開采過程中的工程機械設備的安全性和穩定性。為此在事先安排施工作業的基礎上，設備的進刀傾斜角度數值必須保持為-7～7°的區間之內，這樣才能確保煤礦井下挖掘開采施工作業流程的平穩推進。

2.3 防止和控制煤壁出現片幫的情況

在煤礦井下的綜合開采工作面的采煤相關工藝方法的實際使用過程中，液壓支架的移動快慢程度將會直接影響到采煤操作的執行效率，在移動過程快慢程度不一致的情況下，工程機械設備容易導致煤壁部位出現片幫的情況。對于此類問題，工程技術人員能夠提出的合理化改善方案和措施主要有：第一，選取適合的解決方案來提升支架裝置的穩定性和安全性，配合過去的成功經驗，對于支架裝置出現的滑移或者傾斜的情況，相關工程技術人員進行了原因方面的深入分析和研究，并給出了一整套的解決方案，用來確保支架裝置的適用性。第二，通過實踐檢驗，采用加裝防片幫板裝置的模式，能夠把問題情況出現的概率降低35%以上，此時對確保煤礦井下的綜合開采作業的生產安全性具有非常關鍵的現實意義。詳細的操作流程為，現場工作人員把防片幫板裝置安裝到貼近煤壁支護框架裝置的位置，并且還要確保安裝區域設置的科學性。第三，綜合實際經驗來講，煤礦井下的綜合開采工作面應用的采煤相關工藝方法的實際效果會被多種外界要素所制約和影響，例如工作面支護的有效面積、現場機械設備的主要性能和煤柱部位的壓力載荷數值等，當中屬煤柱部位的壓力載荷數值會對于采煤作業過程的安全帶來最為直接的影響和威脅，為此在采煤作業執行的過程中必須應用適當的方案和措施來把控煤柱部位的壓力載荷，可以在一定范圍內減少巷道區域掘進過程中的傾斜角度數值，這樣可以有效防止生產安全事故的出現。

3 綜合開采工作面部位過斷層的操作方案

3.1 割煤部位的高度數值調整方法

在煤礦井下的綜合開采工作面中，割煤區域的高度數值的調整方法通常是使采煤相關作業過程中減少斷層現象的發生，進而實現確保生產安全及作業執行效率的目標。在煤礦采煤作業執行前，工程技術人員必須事先對于工作面及斷層前緣間的距離數值進行相關計算，隨后在此結果的前提下，對于割煤操作的高度數值實施相應的調整和校對，在執行采煤操作的過程中，需要首先保留煤炭礦藏的底層以及頂層部位，待越過斷層之后再繼續對其實施開采作業。在實際的執行過程中通常有2個步驟：①準確計算出煤炭的斷層的落差數值以及采煤作業的工作面間的夾角數值，隨后綜合刮板輸送機裝置的有關參數和指標，對于割煤作業的高度數值進行相應的調整和校對。②在割煤的作業高度數值調整完畢以后，依據現場的狀態來評估出采機裝置及斷層間的相互關系，借助留底或留頂的模式進行斷層的通過操作，此類方法通常適合斷層部位的落差相對比較小或者煤層厚度數值比較大的現場情況[3]。煤礦機械采煤機如圖4所示。

圖4 煤礦機械采煤機

3.2 跳采方法簡述

跳采方法通常也被稱為繞過的方法，此類方法能夠分成全跳過及局部跳過的模式。一般在跳采完成之后，對于新形成的巷道進行挖掘作業，同時還要重新進行支架的回收和安裝，之后再進行采煤操作過程，此類模式在采煤作業過程之中非常普遍，一般適合用在斷層部位的落差相對比較明顯并且影響區域相對比較廣的煤礦中。假如煤礦井下的綜合開采工作面部位的斜交類型的斷層區域的落差相對比較大而且通行比較困難的情況下，在操作過程中需要采用跳采方法，現場操作人員可以進行平行于斷層區域的新巷道的挖掘操作，確保運輸巷道及材料巷道保持順暢的聯通，最后要保證在跳過斷層方法的基礎上進行后續的工作。假如斷層區域的落差數值相對比較大，而且位于工作面的機尾區域，此時需要采用跳采方法及運輸巷處于傾斜交叉或平行的挖掘模式。

3.3 平推硬過的方法簡述

在采煤作業過程之中，平推硬過的方法通常適合用在斷層落差數值具有特定的限制條件，而且不能在采高上進行相應調整的狀態之下，在實際應用此類方案的過程中，相關工程技術人員必須精確測量斷層區域的有關參數，然后在此前提下進行破巖操作。采煤機裝置自身具備的破巖效果是比較有限的，因此相關的方法僅僅適用于巖層的硬度相對比較脆弱并且巖層區域位置處在工作面的頂板以及底板之間的狀態下。平推硬過方法的主要優點即為操作相對容易，對于煤礦的生產過程的連續性不會造成重大的影響，其具有的缺點是采煤機裝置的截齒部件的實際磨損相對嚴重，使用過程中必須進行定期的更換和調整，工作面區域的頂板部位的管理工作難度較大。

4 結束語

綜上所述，斷層區域在采煤作業過程中屬于多見的情況，如果采用不適當的采煤方法，會對采煤作業產生負面的影響，甚至會造成安全生產方面的事故。煤礦井下的綜合開采工作面作業中，過斷層技術相對復雜，在作業過程中需要配合現場的實際狀況，科學選用割煤高度數值調整方法、跳采方法和平推硬過方法等操作方案，強化各項采煤工藝技術的應用，提高煤礦井下的綜合開采工作面過斷層操作的能力和效果，推進煤炭回收的可持續發展。