禹州矿区薄煤层高产高效开采技术实践与应用

张帅胆

（平禹煤电公司，河南省禹州市，461694）

禹州矿区薄煤层高产高效开采技术实践与应用

张帅胆

（平禹煤电公司，河南省禹州市，461694）

为实现薄煤层高产高效开采，平禹煤电公司二矿通过选取合理的工艺参数，采用综合机械化采煤工艺，实施有效地技术措施及现场的管理，实现高效率安全生产，提高了产能及经济效益。

薄煤层 高产高效 综合机械化开采

平禹矿区为我国地方煤矿重点矿区之一，煤田煤系地层属石炭二叠系，有六4、五2、四4、二1煤层等多个可采和局部可采煤层，其中六4、五2、四4煤层属薄煤层，六4和四4煤层不稳定，开采难度大，五2煤层较稳定，开采矿井多，矿区早期主要采用炮采、炮掘工艺进行开采，根据煤矿开采发展趋势及矿井发展规划的要求，现有的生产能力满足不了矿井发展的需要，为此平禹矿区开展五2不稳定薄煤层安全高效技术研究，从2009年开始，平禹煤电公司陆续在平禹二矿、平禹六矿、平禹凤翅山矿等多对矿井推行综合机械化开采，通过矿井机械化程度的提高，达到安全高产高效的目的，进一步推动矿区发展。

1 工作面地质概况

河南平禹煤电有限责任公司二矿 （简称平禹二矿）位于禹州市鸿畅镇。井田位于禹州煤田东南部三峰山矿区中段，矿井于1970年5月开始建设，1971年6月投产，设计生产能力30万t／a。经后期生产系统改造，现生产能力可达60万t／a。井田内可采煤层三组，分别为二1、五2、六4煤层，现主采五2煤层，二1煤层为下步主采煤层。五2煤层位于二迭统下石盒子组地层中，煤层厚度1.0～1.4 m，平均1.2 m。硬度系数小于2，煤层倾角17°，地质条件复杂。伪顶为厚0.2～0.5 m炭质泥岩，平均厚0.3 m；直接顶为砂质泥岩；底板为细粒砂岩。水文地质条件简单。33070工作面采用走向长壁式布置，开采水平-327～-372 m，走向长1455 m，采长160 m，采高1.6 m，可采储量0.484 Mt。

2 工作面主要设备的选型

2.1 “三机”选型原则

采煤机的选型是综采工作面设备选型配套的首要问题，应充分考虑煤层开采的地质条件、工作面设计生产能力、矿井系统配套能力及设备供应状况等因素。

液压支架是综合机械化采煤工作面主要装备之一，支架的选型应满足：支护强度与工作面矿压相适应；支架结构与煤层赋存条件相适应；支护断面与通风要求相适应；推移连接装置与采煤机，刮板输送机等设备相匹配。

工作面刮板输送机生产能力的选型原则是运输能力保证采煤机采落的煤炭全部运出，并留有一定的备用能力；结构与采煤机和液压支架结构匹配。考虑工作面运输条件差，刮板输送机实际运输能力尽量选得大一些。

2.2 设备的选型

2.2.1 “三机”的选型

参照国内外高产高效矿井工作面装备情况，经过科学计算，选用国产MG200／456-WD型无链电牵引采煤机、ZY4000-10／20型掩护式液压支架和SGZ-764／500型刮板输送机相配套使用。

2.2.2 乳化液泵

为了适应综采工作面快速移架、推移输送机的需要，乳化液泵站选用国产WRB200／31.5型乳化液泵站，流量200 L／min，压力31.5 MPa，单机功率125 k W，电压1140 V。

3 工作面采煤方法及回采工艺

工作面采用单一走向长壁后退式采煤法，综合机械化采煤，局部薄煤带使用打眼放炮采煤，全部垮落法控制顶板。

（1）工艺流程。采煤机割煤、装煤→运输机运煤→移架→推运输机。

（2）采煤机进刀方式。采煤机采用双向割煤端部斜切进刀、往返割两刀的作业方式。

（3）移架方式。工作面移架采用依次顺序式移架。移架滞后采煤机后滚筒3～5架，顶板破碎地段采用跟机带压移架或交错式移架，移架步距0.6 m。

（4）推移刮板输送机。推移刮板输送机滞后移架10～15 m进行，推移机头机尾时，机头机尾与过渡槽整体要推移，工作面中部槽逐节推移，刮板输送机移出后应保持平直，并且弯曲段距离不少于15 m。

（5）作业方式。工作面采用 “三八”工作制度，两班半采煤、半班检修的生产作业方式，采用正规循环作业方式，每天10个循环，每个循环进度0.6 m。

（6）支护形式及采空区处理。工作面安装ZY4000-10／20型掩护式液压支架100架，对顶板实行全部垮落法控制。

（7）端头及三角区支护。工作面上下端头采用4对8根4000 mm长的Π型钢梁与单体柱配合迈步支护，每对梁间距500 mm，同步梁间距为1000 mm，步距为600 mm，一梁四柱，上下端头在切顶排的顶梁末端处支设1排密集支柱。

（8）超前支护。超前支护采用DZ-2500型单体液压支柱配合DZJA-1000 mm型铰接梁支护，一梁一柱，液压支柱打在铰接梁的中间。

4 生产过程中遇到的问题及解决办法

4.1 生产过程中遇到的问题

（1）由于煤层平均1.2 m，且地质条件复杂，小地质构造发育较多，采面生产推进过程中多处出现断层现象，断层落差均在2m以下，给工作面回采带来较大困难。

（2）薄煤层工作面空间小，随着工作面推进的加快，瓦斯相对涌出量由原来的1.19 m3／min增大至5.38 m3／t，瓦斯绝对涌出量由原来的1.92 m3／min增大至4.64 m3／min，时常出现工作面上隅瓦斯超限现象，严重影响了安全生产。

（3）采面煤层薄，且地质构造较多，工作面破顶底板较多，设备磨损较快，机电设备事故时常发生，严重影响安全生产。

4.2 解决方法

4.2.1 工作面过断层方法

（1）调整采高法。当断层较小，断层上下盘顶底板之间的煤层高度大于设备允许的最小割煤高度时，采取留顶煤或留底煤的方式降低采高。先估算出工作面距断层前方所需要的过渡段，通过调整割煤高度来通过断层。实际操作时采取留顶煤或底煤过断层。通过断层后逐步见顶见底开采，恢复原采高，采煤机每刀留顶煤或留底煤的厚度通常为100～150 mm。

（2）挑顶窝底法。当断层落差较大，断层上下盘顶底板之间的煤层高度小于设备允许的最小割煤高度时，如果工作面顶底板围岩比较松软时，采取挑顶或卧底使煤机截割围岩强行通过断，同时每刀挑顶或卧底量不得超过150 mm；如果工作面顶底板围岩坚硬，采煤机滚筒割不动时，必须对断层进行超前处理，可采取放震动炮挑顶或起底的方法。放炮时要注意炮孔距预计的挑顶后工作面顶板的距离，距离太小会使顶板受到影响，增加工作面通过时顶板管理的难度。经实践证明，深孔爆破裂隙带的直径一般为700 mm。

4.2.2 工作面过断层施工方法

（1）采煤机割近断层处时，应逐步减小采高，以减少破岩量和增加支架的稳定性，但是支柱要留有足够的伸缩量，以防压死支架。

（2）当岩石硬度f＜4时，可采用采煤机直接割岩，牵引速度应减小，滚筒应低速选装；当岩石硬度f≥4时，可采用深孔松动爆破技术进行松动岩石。

（3）采用两个循环、一次爆破方式处理断层全岩段，一次打眼深度确定为1.4 m，炮眼为五花眼布置，装药量为0.3 kg，爆破后及时拉超前架支护顶板，这种爆破方式可保证每班正常割煤达到两个循环。

（4）带压擦顶移架。断层带顶板破碎，移架时支架仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板前移，以降低移架所造成的顶板破坏。

病毒载量检测频率：如条件允许，建议未治疗的无症状HIV感染者每年检测1次、HAART初始治疗或调整治疗方案前、初治或调整治疗方案初期每4～8周检测1次，以便尽早发现病毒学失败。HAART后患者病毒载量低于检测下限后，每3～4个月检测1次，对于依从性好、病毒持续抑制达2～3年以上、临床和免疫学状态平稳的患者可每6个月检测1次，但如出现HIV相关临床症状或使用糖皮质激素或抗肿瘤化疗药物则建议每3个月检测1次HIV载量。

（5）挑顺山梁。采煤机割煤后，如果新暴露出来的顶板在短时间内不会垮落，而在支架卸载前移时才有可能垮落，则采用挑顺山梁的方法。移架时先移顶板较完整处的支架，并在支架前梁上沿平行工作面方向架设1～2根临时的木梁 （或废旧的轨道、铁管等），以便挑住附近不完整的顶板，然后再移顶板破碎处的支架。

4.2.3 瓦斯管理措施

（1）增加了工作面甲烷传感器的数量，加大对工作面瓦斯的监测范围，特别针对上隅角瓦斯，要做到实时监测。

（2）加强机尾挂设风障管理。自工作面上出口向下5 m开始至上隅角放顶线处挂设风幛，风幛用风筒布打设，随采面放顶线及时回撤并重新打设，保证过风量不少于总回量的20%。

（3）上隅角安装瓦斯抽放系统。根据该工作面瓦斯涌出的不稳定性，为确保安全生产，增加了瓦斯抽放系统，在地面新设置一套瓦斯抽放泵站，通过加强对该工作面上隅角的管理，杜绝瓦斯超限现象。

4.2.4 机电设备管理

（2）建立考核奖罚管理机制，按照 “谁包机、谁使用、谁负责”的原则，将机电设备检修质量与检修工和设备操作司机工资进行绩效挂钩，提高设备检修人员和设备操作司机的责任心。

5 效果分析

通过回采实践表明，薄煤层综合机械化采煤方法的应用，降低了工作面劳动强度，提高了安全系数，工作面单产由原来炮采的2.36万t／月，提高到现在的6.18万t／月，取得了巨大的经济效益，实现安全高产高效生产。炮采与综采具体经济指标对比见表1。

表1 炮采与综采经济技术指标

6 结语

（1）平禹二矿薄煤层工作面通过合理的对综采设备配套选型和科学的生产管理，工作面单产由原来炮采的2.36万t／月，提高到现在的6.18万t／月，取得了巨大的经济效益，实现安全高产高效生产。

（2）与传统炮采煤工艺相比，薄煤层综合机械化采煤工艺安全、高效，降低了职工劳动强度和材料消耗，大大提高了生产效率和安全系数，改善了工作环境，使矿井安全生产得到稳步提高，经济效益得到明显改善。

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

张帅胆 （1986-），河南襄城县人，助理工程师，2009年毕业于平顶山工业职业技术学院，现任平禹煤电公司生产部管理员。

（责任编辑 张大鹏）