大采高智能化综采与“Y”型通风在屯兰矿的应用

乔艮昌

（山西焦煤 屯兰矿，山西 古交 030053）

屯兰矿属高瓦斯和瓦斯突出矿井，瓦斯绝对瓦斯涌出量207m3/min，相对瓦斯涌出量35.6m3/t。因地制宜地将生产工艺和通风方式间的优化和匹配是矿井实现“高产高效”的关键[1-3]。多年来，屯兰矿根据矿井的瓦斯、通风等实际条件，在采煤工作面采用“Y”型通风方式。经过实践证明，“Y”型通风能很好地解决瓦斯问题，尤其是工作面上隅角瓦斯超限问题。但是由于“生产工艺、沿空留巷施工、材料运输、顶板维护”诸环节存在衔接和匹配等问题严重制约了生产，难以达到高产高效目的。近年来，屯兰矿经过长期的摸索、研究、分析，坚持改进和优化生产工艺、充填技术、顶板支护、运输系统，使生产工艺、设备、通风更加匹配，解决了“高产高效”与瓦斯治理之间的矛盾，为大采高智能化综采设备与“Y”型通风综采工作面的“高产高效”开辟了广阔的前景。

1 智能化综采工作面的回采工艺

1）智能化综采工作面的回采工艺流程与普通综合机械化采煤方法基本相同：割煤→拉架→支护顶板→移溜→处理采空区。2）智能化综采工作面的主要设备及工艺特点，如表1所示。

2 智能化综采工作面实现“高产高效”措施

1）轨道巷布置充填泵和料场：见图1，充填泵布置在轨道巷上料时，混凝土粉尘到处飞扬，给工人的身体造成很大的伤害；布置在联络巷里，可用调节窗将混凝土粉尘排到回风巷。布置在轨道巷，由于巷道本身窄小，泵及料场布置在一起时，宽度不够、需要劈帮（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）加大巷道断面，造成支护困难，给回采造成一定困难；并且多队组一起作业，也给安全生产带来了不安定因素，加大管理难度。见图2，充填泵由布置在轨道巷系列车以里更改为布置在系列车外的联络巷里。原来每隔50 m移一次充填泵变为每隔150 m移一次充填泵，减少了移泵次数，降低了劳动强度。再者，通过加强职工培训、改变充填管路直径（φ100 mm变为φ125 mm）、改进混凝土的配方等方法，解决了上料过程的堵管问题。

表1 智能化综采工作面主要设备及工艺特点一览表

图1 改进前充填设备布置简图

图2 改进后充填设备布置简图

2）生产工艺的改进：模箱循环进度2.4 m，采煤机的截深0.8m。按正常循环推进时，采煤机割一刀煤约需2.5h。采煤机在机尾正常割煤、吃刀、开缺口；在一个正规循环内，运输机的推进度是1.6 m；与模箱的循环数2.4m相差0.8m，而在下一循环采煤机到机尾需要2.5 h左右；使得充填要等2.5h左右。然而一个充填循环约需9 h左右（拉架清渣0.5 h，布置空间2.5 h，充填2 h，膏体混凝土的凝固4h），严重影响了产量。通过研究分析，决定打破传统采煤工艺：一个循环内在机尾多拉一次缺口，使运输机推进2.4 m，达到与模箱的循环一致；在下一循环时，少顶一次机尾，并调直运输机。因此解决了充填与生产的矛盾，在时间上保证了生产，由原来的2 d 3次充填到现在的3 d 7次充填；原煤产量由原来的月产13万t左右达到改进后的月产18万t。为真正实现“高产高效”有了工艺保证。

3）“Y”型通风能很好地解决屯兰矿综采工作面上隅角瓦斯积聚问题，同时减少了保护煤柱，提高了煤炭资源回收率，降低了自燃发火的危害，也为实现安全生产和“高产高效”提供技术保证。

4）模板支架处的支护：由于是在运输机上方作业，为了保证安全，必须停机作业。通过技术改造，在运输机上部加工全封闭护罩，使人员可在开机时作业，从而大大减少支护作业时间（约每循环节省1.2h）。

5）机头端头支架取代端头密集支柱，减少了工序、降低了工人劳动强度，并杜绝了因采空区顶板冒落滚入两端头的伤人事故。皮带机尾使用马蹄儿结构、自行移动，取消了老汉木与大链，降低了劳动强度，提高了安全系数。机头端头支架取消了防护帮装置，增长了前梁长度，增大了支护面积。

3 工作面矿压显现规律的分析

屯兰矿12401工作面为首个2号煤“Y”通风综采工作面，为探索沿空留巷的矿压规律，从工作面投产开始就进行了矿压观测。根据工作面长度及煤层赋存特点，支架上安设了矿压观测系统，观测支架立柱的初撑力、工作阻力、直接顶初次垮落步距、基本顶初次来压、周期来压步距。经过观测得到如下技术数据及经验：

1）12401工作面，直接顶初次垮落步距17.6 m，基本顶初次来压步距28m，周期来压步距分别为10.4m。

2）模板支架、模箱的工作阻力有较大的富裕量，很好地满足了沿空留巷的开采要求。

3）支架对地质条件适应性强，顶板事故少；采面过斜交空巷时，没有影响到安全生产。

4）2号和3号煤层合并开采时，其顶板来压与单独开采2号煤层比较，显现不明显，基本顶周期来压步距略大。

4 结束语

1）经过上述改进措施，原煤产量由13万t提高到了18万t，明显提高单产水平，解决了综采面上隅角瓦斯超限局面，为“Y”型通风的推广提供了更加有力的依据。

2）“Y”型通风的巷道可以重复利用，使得煤柱得到解放，提高资源回收率。根据屯兰矿目前的情况，2号煤煤柱25～30 m，3号煤煤柱20 m，平均煤柱113.08 t/m。一年节约煤炭资源31.6万t，按560元/t，共计17 696万元。巷道重复利用时的整巷费用与新巷道的支护一样，推进速度差不多；费用基本相同。

3）充填泵在轨道巷布置，150m三个料场，劈帮30 m，人工工资115500元，材料费28 353元，共计143 853元/月，一年节约1 726 236元（在工作面帮、不劈帮、推到是一并回采）。

4）屯兰矿是首次在大采高智能化综采面采用“Y”型通风的矿井，经过一年多的使用，已经明显体现出其优越性与可靠性，并为矿井实现“高产高效”提供了成功经验，有利于相似条件的矿井推广。

[1]袁 亮.瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术[J].中国煤炭，2010.36(6):5-12.

[2]杨彦群,杨晓红.屯兰矿采煤工作面沿空留巷Y型通风技术[J].煤炭科学技术，2011.39(5):48-51.

[3]白建文.屯兰矿2#、3#煤合层开采的分析研究[J].山西焦煤科技，2005(6):70-74.