薄煤层综采在小型煤矿研究与应用

马振通

【摘 要】为实现小型矿井薄煤层的安全高效开采，改善工人的作业环境，提高工效，提升产能。景昇煤矿通过对薄煤层综采开采的充分论证，首次选用ZY3000/7.5/16掩护式液压支架，制定有效的开采技术管理措施，最终实现了薄煤层工作面的安全高效回采，为集团其它矿井薄煤层开采积累了经验。

【关键词】小型煤矿;薄煤层;综采;应用

中图分类号： TD823.251文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）04-0270-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.105

从2010年开始，河南省开始大规模对省内的众多私有煤矿进行资源整合，经过近些年的关闭退出，保留下来的煤矿已经屈指可数。虽然保留的这些煤矿地质赋存条件相对较好，但与国有大矿相比，仍然存在技术水平低，采掘工艺落后，产能低等问题。中国平煤神马集团做为河南省内的大型煤炭企业之一，目前剩余的整合小型煤矿仍然有十余个，并且这些煤矿的产能都在30万吨/年以下，使用炮采工艺，工效低，因此迫切需要对这些小型矿井的开采工艺进行升级换代。本文通过对景昇煤业实施薄煤层综采工艺进行研究和实践应用，总结经验。

1 矿井概况

景昇煤矿，位于河南省平顶山市郏县黄道镇内，属于中国平煤神马集团下属整合煤矿，设计产能30万吨/年，低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸危险性，水文地质条件为中等，设计两斜井开拓，布置五2、六2两个采区上下山双翼开采，开采水平±0m，主采五2、六2煤层，两层煤平均煤厚均为1.2m左右，原开采工艺为悬移支架炮采，劳动强度大，工效低。

2 工作面概况

五2-11090采煤工作面位于矿井五2采区下山采区东翼，埋深410m～450m，走向长度1200m，倾向长度150m，采高平均1.2m，煤层倾角15～17°，结构简单，一般不含夹矸。工作面无伪顶，直接顶为泥岩，粗、细粒砂岩，厚度5～8m，基本顶为中粗粒砂岩，厚度4～6m，直接底为泥岩、细粒砂岩互层，厚度3～5m。机、风两巷为矩形断面沿煤层顶板施工，局部破顶板施工，采用锚网索配合钢带支护，断面11.2m2。

3 工作面回采工艺及综采设备选择

矿井根据工作面煤层地质赋存情况，经过专业论证，认为五2-11090采煤工作面煤层结构简单，赋存较稳定，有一定储量，瓦斯、水害威胁较小，具备实施薄煤层综采开采条件，采用走向长壁后退式开采方式，实现矿井“一井一区一面”生产。

矿井根据工作面顶底板岩性、煤层厚度，顶底板压力等参数，通过技术论证，液压支架选用ZY3000/7.5/16掩护式支架100架，额定工作阻力3000KN，支撑高度0.75～1.6m，最小控顶距3.3m，最大控顶距3.9m，采用邻架手动操作方式操作，满足开采支护要求[1];采煤机选用MG132/310-BW型液压牵引采煤机，滚筒直径1m，截深0.6m，适应采高0.85～1.55m，适应煤层倾≤25°，满足工作面落煤和装煤需要;切眼刮板输送机选用SGZ-630/264型，机巷转载机选用SZB630/132型，乳化液泵站选用BRW200/31.5型乳化液泵一套，其他设备与以上设备配套选用。另外为了方便工作面上下端头顶板管理，在切眼上下口各安装ZY6800-17/35掩护式端头支架2架。

4 工作面安全生產管理

由于景昇煤业在矿井历史上没有使用过综采工艺，五2-11090采煤工作面作为矿井实施的第一个综采工作面，对于矿井来说，属于新工艺、新技术、新设备，需要探索实践。矿井为了尽快实现安全生产，采取了以下一些列安全措施[2]：

（1）加强职工的教育培训，使工作面的每个职工熟练掌握自身的岗位职责和技术要领，熟悉综采工作面的生产流程;采煤机司机、支架工等重要岗位熟练掌握相关设备的性能和操作方法，持证上岗。

（2）加强采煤工作面综采设备的机电检修。综采设备对矿井而言是新技术，在刚开始操作中难免出现误操作、蛮操作等现象，加强设备检修可避免设备带病作业。矿井实行“三八”制作业方式，两个生产班，一个检修班，确保设备正常运转。

（3）加强工作面采高管理。由于五2煤层平均厚度1.2m，煤层薄的地点不足1m，厚的地点有1.5m。这就要求在生产时要严格控制采高，始终将采高控制在1.4m左右，煤层薄时，要适当破底板岩石施工，保证满足生产高度和人员操作高度，但同时也避免大量破岩石，降低煤质，使含矸率不高于17%，灰分不高于46%。

（4）加强工作面顶板管理。工作面生产中采煤机进刀采取端部割三角煤斜切进刀的方式，割煤后按照作业规程要求，及时向前移架，正常移架要滞后采煤机后滚筒6m，不得超过15m，顶板破碎时要紧跟前滚筒移架或人工操作超前移架，并正确使用前护帮板和侧护板，减少顶板空顶时间，保证顶板支护强度。

（5）加强上下端头顶板管理。工作面在上下端头各加装2架ZY6800-17/35掩护式端头支架，来确保切眼上下口的支护强度和工作空间。通过使用端头支架，相比传统的单体柱配合π型粱支护安全可靠，并降低了维护上下端头的劳动强度，同时通过端头支架来推移转载机机头，提高了转载机的推移速度，提高劳动工效。但由于切眼内高度为1.4m，下出口风巷巷道高度为3m，在巷道连接处会出现台阶，为行人安全，需要在此处增设铁质安全扶梯，以便人员上下进入切眼内。

（6）加强动压区超前支护管理。工作面在煤壁向外20m机风巷动压区范围内，采用DW35单体柱配合DJB-1000/300铰接顶梁组合成支架支护两巷顶板，超前支护距离根据顶板压力状况，不低于20m长，确保两巷有足够的通风、运输、行人空间。

5 应用效果

（1）原煤产量、效益提高。工作面使用综采设备后，回采每日按正常照6刀煤计算，每刀产量为180吨，日产量为1080吨，年产量可达35.64万吨。原来矿井采用悬移支架炮采，每日产量仅为420吨，采用综采后，每天将比悬移支架多回采煤量约660吨，每年多21.78万吨，按吨煤利润100元计算，多创造经济效益约2178万元。

（2）安全生产得到保障。工作面自综采设备投入使用以来，采面杜绝了轻伤及以上人身事故，有效的解决了顶板破碎不易控制的难题，杜绝了采面漏顶、冒顶事故的发生，工人的劳动强度明显降低，工人的安全系数大幅度提高，采面工程质量和标准化建设显著提升，安全生产得到有效保障。

（3）降低劳动强度，减少人员使用。矿井在采用综采设备以前，悬移支架炮采工作面每班需要出勤35人，全部靠人力进行打眼、爆破、攉煤、移架，平均月产仅为1.8万吨。采用综采设备之后每班仅需要出勤15人，割煤、移架全部机械化作业，平均月产可达3万吨，人均工效大幅度提升，同时也降低了职工的劳动强度。

（4）为矿井产能升级奠定基础。景昇煤业设计30万吨/年产能，原来矿井为维持产能，在2个采区布置2个悬移支架炮采工作面，工效低。但随着薄煤层综采的实施，产量提高，工效提高，30万吨产能已经制约了矿井的发展，矿井计划在五2采区和六2各安装一个薄煤层综采工作面，使矿井的产能升级为90万吨/年，保持矿井的安全高效发展。

6 存在问题

矿井工作面上马薄煤层综采后，在生产过程中，并不是一帆风顺，也遇到了一系列问题，但通过矿井的摸索实践，都得到了很好的处理，主要问题如下：

（1）割煤机装煤效果差，运输机推移困难。由于工作面煤层薄，选用的割煤机滚筒直径小，功率小，在落煤过程中，拾煤装煤效果差，造成大量煤堆积在运输机煤壁侧，使得煤机过后推移运输机溜槽困难。为解决此问题，矿井设计在运输机溜槽煤壁侧底部焊接三角形铲板，便于插入煤体，降低推移运输机时的阻力。

（2）上隅角瓦斯大，管理困难。由于工作面煤层只有1.2m厚，在风巷掘进过程中，局部没有沿着煤层顶板施工，而是破顶1m，造成在回采过程中，切眼上口与风巷交界处出现了台阶现象，风巷顶板高出切眼顶板，使得风不能完全顺畅进入上隅角顶板，造成瓦斯局部集聚。为解决瓦斯问题，矿井在工作面上隅角增设导风帐和风水联动喷雾装置，在生产过程中使用风水联动喷雾装置向上隅角切顶线喷洒风水，湿润顶板，防止在移架过程中摩擦顶板出现火花。同时使用导风帐向上隅角顶板处导风，吹散瓦斯，杜绝瓦斯超限。

7 结语

薄煤层综采工作面开采虽然在全国很多煤矿都得到应用，并且设备形式多样，但在实际开采过程中仍然难度很大。特别是在平顶山地区，虽然集团公司曾经上马过薄煤层综采，但由于产量低，工人工作环境差等原因，矿井不愿意开采薄煤层。但随着矿井资源的枯竭，厚煤層的储量不断减少，矿井面临关闭，使得矿井不得不考虑开发1m厚左右的薄煤层。

本文通过在景昇煤业五2煤层实施薄煤层综采开采，从设备选型、安全管理措施、应用效果、存在问题等方面总结了相关经验，使我们认识到薄煤层综采开采能很好的提高矿井薄煤层的生产能力和工效，特别是对一些小型矿井的薄煤层开采和资源枯竭矿井的薄煤层开采提供了经验借鉴。但同时也使我们认识到在薄煤层开采的过程中还存在支架高度低，作业空间小，割煤机功率小等问题，如何解决空间、设备、人员共存的矛盾问题，这也是我们以后需要研究的难点和重点。

【参考文献】

[1]李俊杰，高铁成，杨海河，薄煤层综采设备选型及工艺研究，黑龙江科技信息，2011，07：44-45.

[2]初国明，综采技术在较薄煤层工作面何实现高产高效，内蒙古煤炭经济，2011，01：84-85.