复杂条件下软岩综采实践

张建

摘 要：单侯矿一号煤层是目前主要可采煤层之一，但由于一号煤层顶底板岩性的特殊性，该区域回采面临较大困难，影响产能。1101N工作面是我矿试采的第一个一号煤层工作面，在综合分析一号煤层特点的基础上，立足创新管理，大胆改革，终于回采成功，为单侯矿今后采用综采工艺回采一号煤层提供了重要的技术和管理经验。

关键词：复杂;软岩;综采

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0171-02

1 单侯矿矿井概况

1.1 井田地理位置与交通

单侯矿是开滦集团在外埠自行建设的第一座大型现代化矿井，隶属于开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司，位于河北省张家口市蔚县涌泉庄乡境内。单侯井田东西宽约5km，南北长约8km，井田面积38.8185km2。井田地理位置东南距蔚县县城8km，北距宣化130km，南距石家庄市330km，东距北京230km，西距山西广灵县21km，公路铁路交通条件良好。

1.2 井田开发史

单侯矿井于2004年5月开始基建，2006年10月进行联合试运转，2009年5月矿井由基建转为生产矿井。矿井设计生产能力150万t/a，核定矿井生产能力270万t/a。

1.3 矿井开拓方式、采煤方法、通风系统等

矿井开拓方式为立井单水平开拓，生产水平为+650m，建有主井、副井、风井三个井筒，主井承担原煤提升任务、副井提升人员和物料、风井为专用回风井，通风方式方法为中央并列抽出式通风。单侯矿为低瓦斯矿井，水文地质类型为复杂型。采煤方法采用综合机械化一次采全高，工作面后退式回采方式。掘进为综掘，锚网（喷）支护方式。单侯矿井六大系统设备完善可靠、运转有效。单侯矿井主采煤层自上而下为6#、5#、1#三个煤层，分三个采区，即首采区，二采区，三采区。首采区位于单侯井田的北部和西南翼，二采区位于首采区的东部，三采区位于首采区南部。

1.4 矿井地质构造及水文概况

矿井地质构造复杂程度定为三类（Ⅲa），主要以5号、6号煤层为主，煤层较稳定，结构简单至较复杂。矿井水文地质类型为复杂型。

1.5 矿井瓦斯、煤尘及煤的自燃性

矿井为瓦斯矿井，自燃倾向性等级均为II类，自燃，有煤尘爆炸性。矿井主采煤层自然发火期为小于等于6个月。

2 1101N工作面概况

一号煤层为单侯矿最下部的一层煤，该煤层一般厚度较大，变化小，为较稳定煤层，但结构复杂。该煤层层状发育，具裂隙，主要煤岩成分为暗煤夹有亮煤条带。距底0.2-0.35m有一层较稳定的0.1m左右的泥岩夹矸。采面断层较多，以正断层为主，落差均在0.15-2.0m之间;采面局部发育有小型褶皱构造，回采至该部位时可能揭露隐伏小构造或煤层倾角发生变化;1101N采面受上覆5、6煤层采空区影响而导致巷道变形严重、煤层易碎，届时对正常回采带来一定影响。详见表1、2、3。

3 1101N工作面回采过程中存在的困难

2018年4月10日至2018年4月25日在1101N工作面试生产期间，工作面顶板破碎，在拉架过程中顶部掉矸严重，清理架脚前浮矸劳动强度大，溜子顶不动，上窜严重，溜子转载仍然搭接不合适，采面普遍存在架脚下扎。机电事故较多，推进速度慢，总进尺45米，平均单班进尺1.6米。

2018年4月26日正式进入1101N工作面生产，面溜下窜，第15组-55组支架段底板鼓起，底鼓矸石量300-400mm，顶板破碎，采面局部高度不夠，生产困难。之后采面机尾积水严重，溜子拉水煤严重，造成下运转载、皮带打滑，机电事故频发。随着积水增多，底板泥岩遇水软化，锚固站拉转载费力，固定用单体柱稳固不牢。

2018年5月15日至2018年6月6日是1101N工作面推采特别困难时期，工作面第20-50组支架受周期来压影响，顶板破碎，采高低，第20-40组最严重，采高只有2.4米，支架挺不起来，机组过不去，造成溜子下刹，打底矸1米深，最后导致支架架脚扎底，抬脚困难，架脚压大杆，顶溜费劲，支架拉不动，机组滑靴落道，护帮板、平衡顶损坏，第65-85组支架歪斜，溜子下窜严重，头组支架挤煤壁，架脚前浮矸多，清理工作量大，机电事故次数增多，推进速度缓慢。

4 创新管理手段

1101N工作面科学地采用新技术、新装备，规范员工操作行为，提高了员工操作和管理水平，确保了煤炭生产安全、高效。

4.1 新管理办法

自进入1101N工作面以来，由于地质条件差，作业环境恶劣，劳动强度大，员工积极性受到极大影响，情绪低落，劳动效率低，生产局面非常被动。在这种情况下，该队伍不畏困难，统一思想，加强工作面质量管控，安全第一，质量先行，稳扎稳打，制定出台了走动管理办法、加强液压系统管理考核办法和配套的经济政策，规范了员工操作和管理行为，使员工思想观念有了转变，积极性提高明显。

（1）走动式管理办法。工作面回采初期，为了抢进度，减小顶板压力，工作面机头、机尾支架超前，中部支架滞后，造成压力集中在滞后的支架上，致使工作面切顶、煤壁向前劈帮严重，无法控制顶板，经过研究和详细论证，及时出台了走动式考核办法。由盯班管技及班组长现场落实质量标准化及规程措施要求，扭转了生产被动局面，安全有了保证，一直到该工作面收尾，没有发生任何大小人身伤害事故。工作面的“三直、一平、两畅通”做到了动态合格，生产上由原来班平均割煤二刀的进度提高到了班割煤四刀的好水平。（2）加强液压系统管理考核办法。出台了加强液压系统管理考核办法，狠抓液压系统管理，确保了工作面稳产。液压系统就像综采工作面的心脏和血液循环系统及动感神经，只有各零部件、液压元件完好，综采工作面才能正常组织生产。同时也有效解决了液压系统的“跑、冒、滴、漏、串”液现象，在一定程度上防止了底板遇水泥化影响拉架和推溜。

4.2 新装备的使用

1101N工作面通过采用新装备，提高了工作面单产能力，确保了安全生产。

（1）液冲锚杆试用成功。1101N工作面生产过程中，由于顶板破碎和周期来压等因素，给有效控制工作面顶板带来一定困难，经常出现漏顶，对正常回采影响很大，为了确保工作面正规循环作业，通过试打液冲锚杆的方法，用来控制片帮和顶板破碎，保证安全和正常生产，在使用过程中，效果显著，不但有效控制了片帮，保证了回采推进速度，减轻周期来压的影响，而且较好的控制住了上顶矸石的垮落，提高了煤质。同时，液冲锚杆在1101N面的试用成功，证明这项技术应用可以向今后一号煤层回采工作面推广试用。（2）抬脚垫料的物料选择。为克服底板软、液压支架扎脚、抬脚困难，解决支架抬脚回落后还回原位问题，根据架脚至溜子大底空间距离，先后使用了各种规格的旧木料垫脚，通过多次试验和征求现场操作工的意见，最终确定了垫脚料的材质和规格。垫脚料的材质为木质，可以用新料，也可以是废旧木料，但尺寸必须是1.2×0.24×0.22m，垫脚料的使用切实提高了液压支架的初撑力，实现了顺利移架、顶溜。（3）工作面机尾治水设备使用。该面溜子拉上山，工作面最低点在机尾，一般冷却水和少量支架漏液能够随着溜子上的煤流被拉走，但是一煤底板岩性特点决定了它不能见水，经过反复研究，最后在机尾低洼点处实时保持有一个临时水窝，安装了一台7.5KW排沙泵，既便于随采随移，又便于设备更换和维护，治水效果明显。（4）临架抬脚柱的使用。1101N推采过程中，逐渐发现了一个新问题，抬脚顶子损坏率高，作用发挥的不理想，修的不如坏的快，把支架检修工难住了。主管机电的技术员动员技术骨干攻关，经过几天的现场调查，找到了问题出在软化的底板上，由于底板泥化，推移大杆失去了方向约束，抬脚顶子受到了不合理的剪切力，把柱嘴子卡断，支架也就丧失了应有的抬脚功能。针对这种情况，该面支架工试用了临架抬脚柱帮助支架抬脚的方法，即在本组支架顶梁上打设两棵3.15米单体柱，柱底稳在相邻两组支架的架脚柱窝上，柱头用木板垫好，用麻绳固定在架子上，支架工在远方操控，人员避开单体柱弹射及柱咀崩射范围，实现了降架的同时便可以抬脚。（5）转载机自移装置的使用。1101N推采过程中，拉转载是最头疼的问题，锚固站固定不住，转载拉不了，严重影响推采速度。安装转载自移装置后，转载机可以自行前移，迁移转载时间由原来的1小时缩短到现在的5分钟，减小了工人劳动强度，大大提高劳动效率。

5 回采总结

单侯矿一号煤层由于其顶底板岩性的特殊性，不同于已经回采了多个工作面的五号煤层和六号煤层，1101N工作面在吸取相邻矿井等一号煤层个别工作面没有试采成功教训的基础上，立足创新抓管理，从技术层面潜心研究，管理方面自主创新，严格要求，以工作面安全质量标准化动态达标为前提，稳扎稳打，克服了回采中遇到的各种困难，于2018年6月12日顺利收尾，試采取得了成功，该面回采过程中总结的教训和积累的经验，可以在其它一煤工作面借鉴和推广。