过断层采煤技术及工艺在综采工作中的应用分析

吴玉龙

（冀中能源股份有限公司东庞矿，河北 邢台 054001）

综合开采的工作面属于采煤作业过程中的关键性环节之一，把先进的采煤作业相关工艺和技术大量投入到其中，能够在极大的限度上提高采煤工作的效率，降低成本的投入。本文围绕相关工艺的技术特点及适用特性等方面进行分析，并结合实际案例，对注意事项、工艺方法和操作方案进行阐述，以期为相关行业提供工艺技术层面的参考。

1 综采工作面相关作业工艺方法的主要特征及其适用特性简述

1.1 采煤相关工艺方法的主要特点简述

1.1.1 开采作业的高度数值表现为从低至高的主要特征如果采煤工作面的高度数值处于3～5 m的区间之内，可以应用采煤相关工艺推进工作面，顶板冒落区向后方塌陷。高度数值在7～10 m的区间之内，可以顺着煤层倾斜的方向把工作面开采作业的高度数值调节到支架允许最大采高。高度数值在15～20 m的区间之内，此时采煤作业的工作面的挖掘开采高度数值能够回复到常规的水平。综采工作面采煤工艺如图1所示。

图1 综采工作面采煤工艺

1.1.2 采煤工作面的单位产量大幅度增大

煤矿井下的综采工作面采煤相关工艺方法和技术的合理应用及采用最合理且高质量的生产作业流程的方式可以保证实现煤矿高效率产煤，其相关经验在煤矿井下的综合开采工作面中进行广泛的实际应用，能够显著地提升煤矿井下的综合开采工作面的产能及工作效率[1]。

1.1.3 大幅度节约成本

煤矿井下综合开采工作面的采煤相关工艺和技术投入的实际成本相对比较低，表现为巷道区域的掘进工程量比较少，顶板支护的面积比较低，以及综合开采相关的工程机械设备搬运工作量比较小等层面。

1.2 采煤相关工艺方法的通用性简述

采煤相关的工艺方法在煤矿井下的综合开采工作面中获得有效的实际应用的必要前提条件是：矿井内的地质结构比较简单、煤层位置的分布情况的比较稳定、煤炭资源的产量可以保持稳定及作业面的倾斜角度数值小于12°等。基于长期的回采工程的实践经验，合适的采煤相关工艺方法的实际应用过程中能够显著降低废煤产品的丢弃数量，与此同时，相对于分层模式进行煤炭挖掘开采的工艺方法和技术，煤矿井下的综合开采工作面使用的采煤相关工艺方法和技术需要前期投入总体成本相对比较低，可以节省大量的巷道内部的设备布置、金属网装置的安装等步骤，能够大幅度提升煤矿企业的资源开采的工作效率。煤矿井下综采工作面切眼安装如图2所示。

图2 煤矿井下综采工作面切眼安装

2 综合开采工作面部位采煤执行方法的实际应用研究

2.1 对于液压支架装置的有效控制

在煤矿企业的井下采煤作业过程中，液压类型的支架装置因为其长期受到重心部位的压力载荷的不利影响和制约，容易在煤矿井下的综合开采作业过程中出现滑移甚至倾倒的严重事故，进而对于现场工作人员的人身安全带来极其严重的潜在威胁。为此，相关工程技术人员必须第一时间采用如下的预防性措施和方案：第一，综合实际的现场作业环境来设计科学合理的煤矿开采方案，保证液压类型的支架装置在采煤作业的进程中，其重心位置可以始终维持在一个适合的区间之内。一般情况下，普遍认为液压支架的重心点小于等于3 m的位置是处在安全并且可以控制的区间之内的，此时的条件下能够确保液压支架装置的稳定性和安全性，有效避免安全生产事故的发生。第二，对于安装位置属于固定类型的液压类型支架装置，可使用设置千斤顶装置的方法来防止支架结构发生滑动或者倾倒的事故，作为移动模式的液压支架装置，则必须在确保本身主体结构安全稳固的基础上，使用整体进行搬运的移动方法进行操作[2]。煤矿机械液压支架如图3所示。

图3 煤矿机械液压支架

2.2 割煤模式的控制方面注意事项简述

煤矿井下的综合开采工作面采煤工艺方法实际应用的过程中，有关割煤的模式必须综合相应的工作面的现场情况来进行灵活运用，最为常用的割煤方法是双向割煤及单向割煤这2大种类。单向割煤方法在实际运用的过程中必须注意如下几点：第一点，单向模式的割煤方法使用过程中，进刀的方向通常情况下是自上到下，铲煤推溜操作执行的时候，其方向是从下到上。第二点，在煤矿井下的综合开采工作面进行进刀的时候，需要科学把控其进刀过程的深度尺寸，通常情况下需要将其控制为在70 cm。第三点，在现场割煤作业过程之中，综采工作面采煤机进刀时候的倾斜角度数值过大及过小的情况下均无法确保割煤作业的回采效率，并且还可能造成煤矿井下的综合开采面发生逐渐下降的问题，无法确保开采过程中的工程机械设备的安全性和稳定性。为此在事先安排施工作业的基础上，设备的进刀倾斜角度数值必须保持为-7～7°的区间之内，这样才能确保煤矿井下挖掘开采施工作业流程的平稳推进。

2.3 防止和控制煤壁出现片帮的情况

在煤矿井下的综合开采工作面的采煤相关工艺方法的实际使用过程中，液压支架的移动快慢程度将会直接影响到采煤操作的执行效率，在移动过程快慢程度不一致的情况下，工程机械设备容易导致煤壁部位出现片帮的情况。对于此类问题，工程技术人员能够提出的合理化改善方案和措施主要有：第一，选取适合的解决方案来提升支架装置的稳定性和安全性，配合过去的成功经验，对于支架装置出现的滑移或者倾斜的情况，相关工程技术人员进行了原因方面的深入分析和研究，并给出了一整套的解决方案，用来确保支架装置的适用性。第二，通过实践检验，采用加装防片帮板装置的模式，能够把问题情况出现的概率降低35%以上，此时对确保煤矿井下的综合开采作业的生产安全性具有非常关键的现实意义。详细的操作流程为，现场工作人员把防片帮板装置安装到贴近煤壁支护框架装置的位置，并且还要确保安装区域设置的科学性。第三，综合实际经验来讲，煤矿井下的综合开采工作面应用的采煤相关工艺方法的实际效果会被多种外界要素所制约和影响，例如工作面支护的有效面积、现场机械设备的主要性能和煤柱部位的压力载荷数值等，当中属煤柱部位的压力载荷数值会对于采煤作业过程的安全带来最为直接的影响和威胁，为此在采煤作业执行的过程中必须应用适当的方案和措施来把控煤柱部位的压力载荷，可以在一定范围内减少巷道区域掘进过程中的倾斜角度数值，这样可以有效防止生产安全事故的出现。

3 综合开采工作面部位过断层的操作方案

3.1 割煤部位的高度数值调整方法

在煤矿井下的综合开采工作面中，割煤区域的高度数值的调整方法通常是使采煤相关作业过程中减少断层现象的发生，进而实现确保生产安全及作业执行效率的目标。在煤矿采煤作业执行前，工程技术人员必须事先对于工作面及断层前缘间的距离数值进行相关计算，随后在此结果的前提下，对于割煤操作的高度数值实施相应的调整和校对，在执行采煤操作的过程中，需要首先保留煤炭矿藏的底层以及顶层部位，待越过断层之后再继续对其实施开采作业。在实际的执行过程中通常有2个步骤：①准确计算出煤炭的断层的落差数值以及采煤作业的工作面间的夹角数值，随后综合刮板输送机装置的有关参数和指标，对于割煤作业的高度数值进行相应的调整和校对。②在割煤的作业高度数值调整完毕以后，依据现场的状态来评估出采机装置及断层间的相互关系，借助留底或留顶的模式进行断层的通过操作，此类方法通常适合断层部位的落差相对比较小或者煤层厚度数值比较大的现场情况[3]。煤矿机械采煤机如图4所示。

图4 煤矿机械采煤机

3.2 跳采方法简述

跳采方法通常也被称为绕过的方法，此类方法能够分成全跳过及局部跳过的模式。一般在跳采完成之后，对于新形成的巷道进行挖掘作业，同时还要重新进行支架的回收和安装，之后再进行采煤操作过程，此类模式在采煤作业过程之中非常普遍，一般适合用在断层部位的落差相对比较明显并且影响区域相对比较广的煤矿中。假如煤矿井下的综合开采工作面部位的斜交类型的断层区域的落差相对比较大而且通行比较困难的情况下，在操作过程中需要采用跳采方法，现场操作人员可以进行平行于断层区域的新巷道的挖掘操作，确保运输巷道及材料巷道保持顺畅的联通，最后要保证在跳过断层方法的基础上进行后续的工作。假如断层区域的落差数值相对比较大，而且位于工作面的机尾区域，此时需要采用跳采方法及运输巷处于倾斜交叉或平行的挖掘模式。

3.3 平推硬过的方法简述

在采煤作业过程之中，平推硬过的方法通常适合用在断层落差数值具有特定的限制条件，而且不能在采高上进行相应调整的状态之下，在实际应用此类方案的过程中，相关工程技术人员必须精确测量断层区域的有关参数，然后在此前提下进行破岩操作。采煤机装置自身具备的破岩效果是比较有限的，因此相关的方法仅仅适用于岩层的硬度相对比较脆弱并且岩层区域位置处在工作面的顶板以及底板之间的状态下。平推硬过方法的主要优点即为操作相对容易，对于煤矿的生产过程的连续性不会造成重大的影响，其具有的缺点是采煤机装置的截齿部件的实际磨损相对严重，使用过程中必须进行定期的更换和调整，工作面区域的顶板部位的管理工作难度较大。

4 结束语

综上所述，断层区域在采煤作业过程中属于多见的情况，如果采用不适当的采煤方法，会对采煤作业产生负面的影响，甚至会造成安全生产方面的事故。煤矿井下的综合开采工作面作业中，过断层技术相对复杂，在作业过程中需要配合现场的实际状况，科学选用割煤高度数值调整方法、跳采方法和平推硬过方法等操作方案，强化各项采煤工艺技术的应用，提高煤矿井下的综合开采工作面过断层操作的能力和效果，推进煤炭回收的可持续发展。