南方重灾复杂地质条件矿井薄煤层高效开采技术的探索与实践①

韩剑

摘   要：为探索重灾、复杂地质条件矿井薄煤层高效开采技术，芙蓉集团公司在所属矿井进行了实践。通过优化开采布置，建立高效生产系统，超前进行灾害治理，科学进行设备选型，合理劳动组织，实现了薄煤层高效开采，建立起高效开采体系。研究成果可提供同类条件矿井借鉴。

关键词：重灾矿井  复杂地质条件  薄煤层  高效开采

中图分类号：D686                                  文獻标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（a）-0024-02

我国煤炭资源分布现状是南贫北富，南方不但煤炭资源较少，而且煤层赋存条件复杂，灾害重、构造多、煤层不稳定等因素导致南方矿井大多井型小、成本高、煤炭开采效率低，产出投入比不平衡，经济效益差。对于南方矿井高效、经济开采的研究，人们开展了大量工作。本文以川煤芙蓉公司高效开采实践为背景，针对矿井灾害严重、地质构造复杂、煤层赋存条件差的现状，通过优化采区设计、采面布置、设备选型，改造生产系统，强化治灾和生产组织，配套煤质保障系统，建立起薄煤层高效开采体系。

1  实施背景

芙蓉公司是川煤集团的全资子公司，公司共有生产矿井4对，分别位于四川省宜宾市和泸州市境内。四矿开采煤层薄（多在0.8～1.5m），灾害严重（矿井为煤与瓦斯突出矿井，开采煤层部分属易自然发火煤层），地质条件复杂，构造发育、断层多。矿井均采用综合机械化采煤，但受客观条件制约，效率普遍较低，项目实施前四矿综采平均综合月推进度65.5m。

2  项目实施环境

项目分别在四矿选取一个综采工作面进行高效开采技术的实践研究，工作面的情况见表1。

3  生产系统的优化建设

3.1 优化采区设计和采面、两巷的布置

建设大采区，通过合并采区、改双翼为单翼采区等方式，确保采区单翼长度不低于1500m，使采区布置符合高效、集约化生产需求。布置大工作面，通过合并区段、优化工作面设计，使采面倾向长度达到160～220m合理区间，增加工作面储量，减少工作面搬家次数，为集约化生产创造条件。严控工作面采高，使薄煤层综采开采高度不低于1.4m，减少操作空间的影响。保证两巷断面，实行“机轨合一”， 巷道支护工艺尽量使用锚网喷支护，减少开采影响，减轻劳动强度。

3.2 建设、优化运输系统

建设大容量的采区煤（矸）仓，实现皮带运输连续直达地面，形成高效连续运输系统。优化工作面运输设备，淘汰宽度1米以下的皮带，采用桥式转载机替换运输顺槽刮板运输机，提升运输系统保障度，提高运输系统效率。

3.3 建设煤炭洗选系统与薄煤层综采形成有机配套

建设洗煤厂、智能筛分选矸系统，通过洗选、筛分提升煤炭质量、优化产品结构，升华产品质量与薄煤层高效生产建立起有机搭配。

4  高效管理机制建设

4.1 建设规范的采场管理体制

强化采面标准化管理，抓好采面上、下端头、安全出口和架棚巷道超前替棚的管理，确保采场支护可靠，减少两巷支护对生产的影响;抓好支架上蹿、下滑、初撑力和采面“三直一平”的管理，确保采煤机割煤能割穿两巷，减少了采场管理的影响;抓好切顶护巷的管理，实现了高效开采与110工法的高度结合，保障采面无缝接替。

4.2 建立超前瓦斯治理体系

提前评估抽采能力，工作面开采前对抽采设备、管路等进行升级改造，确保抽采能力可靠;施工顺层抽放钻孔，采用水力割缝技术提前对本煤层瓦斯进行预抽，减少本煤层瓦斯;施工抽放钻孔对上覆、下覆煤层卸压瓦斯进行拦截减少对工作面的影响;采面开采前完成“Y”型通风系统的构建，提前完成高位钻场和千米大钻机高位长钻孔组合体系对隅角、采空区卸压瓦斯制理，减小瓦斯对工作面回采的影响。

4.3 建设高效设备配套及保障系统

定标综采工作面设备选型，以ZY1800综采支架、MG710采煤机组、SGZ764-400刮板运输机等设备作为主采设备定标线，全面淘汰标准线下能力不足的设备，保证设备能力高效可靠。强化设备预防性检修工作。对综采、综掘大型设备实行统一检修、统一验收，对重要设备实行“包机”管理，采用“检修班集中检修+生产班班前检修”的双重检修机制，实行“清单”管理，保证维护质量。

4.4 建立高效的构造过渡方式

构造段开采影响开采效率的因素主要是开采过程中支架咬架、挤架、工作阻力不足造成死架;构造带中由于提底、降底，切割、拉架不到位，造成刮板运输机不平、平直，压死、卡死损坏设备;构造内的顶板破碎，未超前治理或管理，垮冒严重。针对主要影响因素，开采过程中建立了“三提前”管理模式，即：采面开采，提前探明构造的分布;进入构造范围前，提前制定预案，及时备齐设备、材料;构造开采过程中，根据现场变化提前研究进一步班生产的针对性措施，根据构造参数，合理调整支架位态、挑顶破底、顶板超前管理等技术指标。

4.5 实施高效的生产组织

劳动组织上打破传统的队伍配置模式，成立安装准备队，对综采面整治、安装和回撤，实行“专业化”管理，减少搬家倒面影响，实现工作面无缝对接。割煤采用“4+4+2”的割煤方式，全面实行端头进刀，双向割煤工艺，提升生产效率。

5  效果

5.1 使生产系统得以全面优化，矿井实现集约化开采

通过优化生产系统，实行大水平、大采区、大区段、大工作面设与无煤柱切顶自成巷技术（110工法）的有机结合，使矿井万吨掘进率由220m/万t降到120m/万t，四矿达产分别减少采煤工作面1个，新维、叙永、威鑫三矿实现“一面达产”。

5.2 生产效率大幅提升

通过薄煤层高效开采技术的实践，公司四矿综采面综合月推进度从实施前的65.5m提高到122.2m，直接回采工效由9.76t/工提高至15.39t/工，分别提升了86.6%和57.6%。四矿综采月推对比，见表2。

6  结语

通过高效技术的研究、实践，芙蓉公司建立起重灾、复杂地质条件，薄煤层综采面高效的生产系统、管理机制，探索出一套系统、高效的开采体系，该体系的运用能极大提升复杂生产条件下薄煤层综采生产效率，为优化系统，减少人员创造条件，在南方矿井可推广度高，研究成果可供借鉴。

参考文献

[1] 刘尊杰.高阻、网络复杂矿井通风网络优化技术研究与实践[J].山东工业技术，2019（17）：67-68.

[2] 张文彬.基于Ventsim的矿井通风系统优化改造研究[J].机械管理开发，2019，34（6）：197-198，219.

[3] 冯剑.复杂条件下矿井通风系统优化方案研究[J].山西能源学院学报，2019，32（3）：48-50.