綜采放頂煤技術(shù)在伊泰陽灣溝煤礦的應(yīng)用

作者：張海峰

（內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司陽灣溝煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

摘  要：本文簡(jiǎn)要的介紹了伊泰陽灣溝煤礦的概況和技改情況，通過實(shí)踐總結(jié)了一些在高厚煤層進(jìn)行綜放工作的方法、技巧以及一些注意事項(xiàng)，為類似地質(zhì)條件下采煤提供一些參考。

關(guān)鍵詞：陽灣溝煤礦；放頂煤開采；安全管理。

一、概況

伊泰陽灣溝煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾煤田內(nèi)，行政隸屬于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗窯溝鄉(xiāng)，井田面積1.033km²。陽灣溝煤礦含煤地層為石炭系上流太原組，二疊系下流山西組，主采煤層為6#煤層，煤層平均厚度為16.89米，總體趨勢(shì)是由北向南，從東到西逐漸增厚，含3～15層夾矸，一般含5層夾矸，煤層地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層走向近南北，傾向西，傾角小于3º，井田內(nèi)無斷層和較大的褶曲構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。頂板巖性主要為砂巖，炭質(zhì)泥巖和泥巖，底巖性以砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖為主，局部為粗砂巖，煤層有自然發(fā)火傾向和煤層爆炸危險(xiǎn)，屬低瓦斯礦井。

二、放頂煤開采

1、發(fā)展過程

伊泰陽灣溝煤礦1994年建成并投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30萬噸/年，采煤方法為房柱式炮采放頂煤回采工藝，由于該工藝回采率低且安全性差，陽灣溝煤礦于2006年5月進(jìn)行第一次技改，改為懸移支架炮采放頂煤回采工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60萬噸/年，由于采空區(qū)丟煤多，回采率低，工作面產(chǎn)量低且支架工作阻力小，工作面支護(hù)強(qiáng)度低，安全隱患大的問題，經(jīng)過調(diào)研，伊泰公司決定對(duì)陽灣溝煤礦進(jìn)行二次技改，改為綜采放頂煤回采工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬噸/年，二次技改從2009年3月開始，經(jīng)過7個(gè)月技改，于2009年10月份正式投產(chǎn)，至2011年9月已回采了二個(gè)工作面，共生產(chǎn)原煤210萬噸，已回收了技改的全部投資，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2、工作面及設(shè)備布置

a、工作面布置

   因6#煤層厚度較大平均為16.89米，考慮《煤礦安全規(guī)程》對(duì)采放比的要求及本礦井設(shè)計(jì)規(guī)模，確定6#煤分兩層開采，兩層分界線為煤層中部厚度約0.5米的夾矸，上分層厚度約8.6米，下分層厚度約7.6米。

   工作面采用兩條巷道布置方式，工作面回風(fēng)巷擔(dān)負(fù)工作面輔助材料運(yùn)輸兼回風(fēng)，工作面運(yùn)輸巷道擔(dān)負(fù)工作面煤炭運(yùn)輸兼材料運(yùn)輸，運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽和切眼均沿兩層煤分界線布置，由于頂板比較破碎且?guī)筒科瑤蛧?yán)重，巷道均采用“錨桿+菱形金屬網(wǎng)+錨索”的支護(hù)形式。

   采高2.8～3.0米，放頂煤高度平均為5.6米，采放比平均為1：1.9。由于我礦采用軌道運(yùn)輸，為了便于運(yùn)輸，我礦采用機(jī)軌合一的方式布置，工作面采用后退式。

b、設(shè)備布置

（1）工作面采煤機(jī)選用MG300/730-WD型電牽引采煤機(jī)，滾筒直徑為1.6米，截深0.63米；

（2）工作面支架選用ZF9000-17/32型和ZFG10000-17/32型放頂煤液壓支架。

（3）工作面前后部刮板機(jī)均為SGZ-764/400型可彎曲刮板輸送機(jī)。

   在實(shí)際運(yùn)行中，由于后部刮板機(jī)運(yùn)煤量較大且經(jīng)常發(fā)生由于不均勻放煤壓死后溜子事故，后部空間較小清煤較困難，比較影響正常生產(chǎn)，在我礦采完一個(gè)工作面后將后部刮板機(jī)改為SGZ-764/500型可彎曲刮板輸送機(jī)，很好的解決了經(jīng)常壓死后溜子現(xiàn)象。

（4）工作面巷道帶式輸送機(jī)選用DSS-1000/200型可伸縮帶式輸送機(jī)。

（5）乳化液泵站選用WRB400/31.5型，三泵一箱。

3、綜采放頂煤工序布置

根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，結(jié)合本礦的開采技術(shù)條件和機(jī)械化裝備水平，我礦綜放面采用三.八工作制，即兩班生產(chǎn)，一班檢修。

由于我礦工作面煤層厚度變化較大，為了提高回采率，我礦根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，適時(shí)調(diào)整采放工序，如果煤層較薄，采放比較小時(shí)采用兩采一放為一循環(huán)，如果煤層較厚，采放比較大時(shí)采用一采一放為一循環(huán)，即：

（1）         煤層較薄時(shí)：

割煤→移駕→推前溜→拉后溜→割煤→移駕→推前溜→放煤→拉后溜。

（2）         煤層較厚時(shí)

割煤→移駕→推前溜→放煤→拉后溜。

4、安全管理

（1）頂板管理

a、采用全部垮落法管理頂板。正常生產(chǎn)時(shí)，工作面移架采用追機(jī)作業(yè)方式。當(dāng)采煤機(jī)與未移架距離超過40組支架或發(fā)生片幫、冒頂時(shí)，必須停止割煤。采高不得超過3米。支架最大控頂距為5.2米，最小控頂距4.6米。

b、當(dāng)頂板破碎時(shí)，采煤機(jī)割完頂煤后必須立即帶壓移架，并打出護(hù)幫板護(hù)住煤幫，煤壁片幫深度達(dá)到0.6米以上時(shí)還需拉超前架進(jìn)行支護(hù)。

c、由于我礦采煤工作面兩順頂板比較破碎，為了維護(hù)上下兩順安全出口，機(jī)頭3架、機(jī)尾2架不得放煤，為了防止在拉架時(shí)煤塊從后部竄入刮板機(jī)，破壞兩順頂板完整性，實(shí)踐操作中在機(jī)頭3架，機(jī)尾2架處鋪菱形金屬網(wǎng)，隨采隨鋪。

有時(shí)上、下順槽尾巷較長(zhǎng)時(shí)，只需在拉架后把上、下端頭菱形金屬網(wǎng)鉸破，適當(dāng)放煤后，尾巷隨即就會(huì)垮落。

d、兩順超前支護(hù)長(zhǎng)度不小于20米，抬棚一梁三柱，單體必須升緊、打牢、拴防倒繩，兩順安全出口均采用4米長(zhǎng)π型鋼梁配合DW31.5～180/100的單體，支護(hù)頂板，均采用四梁八柱的支護(hù)方式加強(qiáng)支護(hù)，切頂柱為雙排單體液壓支柱密集支護(hù)。

e、礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)

工作面在切眼預(yù)裂爆破后，向前推進(jìn)35～40米后頂板初次垮落，在老頂初次垮落前適量控制放煤量，垮落時(shí)颶風(fēng)較小，不會(huì)造成傷害。直接頂垮落步距為15～20米，隨采隨垮，無懸頂現(xiàn)象。礦壓顯現(xiàn)比分層開采小，無明顯的初次來壓，周期來壓也不很明顯。

（2）采空區(qū)防滅火管理

綜放工作面相對(duì)綜采工作面而言采空區(qū)丟煤較多而我礦的煤容易自燃，如何做好采空區(qū)防滅火管理是煤礦安全工作的重中之重，主要措施有：

①保持正常合理的推進(jìn)度

我礦6#煤煤種為長(zhǎng)焰煤，煤容易自燃，發(fā)火周期為45天。根據(jù)我礦對(duì)三帶“散熱帶、氧化升溫帶和窒熄帶”的研究分析，認(rèn)為只要保持合理的推進(jìn)度（1.8米/日）并采取其他防滅火措施，采空區(qū)是不會(huì)發(fā)火的。

②防止采空區(qū)漏風(fēng)

采用均壓通風(fēng)是防止采空區(qū)漏風(fēng)的主要手段，另外還需在工作面上、下隅角的切頂柱前吊掛擋風(fēng)簾，防止向采空區(qū)漏風(fēng)。由于綜放支架較長(zhǎng)，通風(fēng)不暢容易在上隅角造成有害氣體積聚，還可在機(jī)尾處吊掛導(dǎo)風(fēng)簾，稀釋上隅角有害氣體避免上隅角有害氣體集聚，根據(jù)需要還可利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū)；利用水砂充填帶隔離采空區(qū)，噴灑阻化劑等措施隔離采空區(qū)。在工作面采完后及時(shí)封閉采空區(qū)，封閉必須符合要求，減少向采空區(qū)漏風(fēng)。

③預(yù)防性灌漿

灌漿防滅火是將水、漿料按適當(dāng)比例配置成一定濃度的漿液，借助輸漿管送往可能自燃或已經(jīng)自燃的采空區(qū)，以防止煤炭自燃火災(zāi)的發(fā)生。它是防止煤炭自燃火災(zāi)最有效、應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)措施。灌漿防滅火的作用是：包裹浮煤，隔絕與氧氣的接觸；堵塞裂隙、減少漏風(fēng)；冷卻自燃的煤炭。根據(jù)與回采的關(guān)系，預(yù)防性灌漿分隨采隨灌和采后封閉灌漿兩種。

采前預(yù)灌是在工作面尚未回采前對(duì)其上部的采空區(qū)進(jìn)行灌漿，這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自然、特厚煤層；隨采隨灌則是隨著采煤工作面推進(jìn)的同時(shí)向有發(fā)火危險(xiǎn)的采空區(qū)灌漿，這是預(yù)防性灌漿采用的主要方法，采后注漿是采空區(qū)封閉后，利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿，目的是充填最易發(fā)生自燃火災(zāi)的停采線空間和封閉整個(gè)采空區(qū)。由于我礦是近水平煤層，因此我礦基本采用封閉后灌漿。

④惰性氣體

在常溫下，氮分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它是一種良好的滅火用惰性氣體。理論與實(shí)踐表明，當(dāng)氧含量降低到5～10%時(shí)，可抑制煤的氧化自燃，而氧含量降低到3%以下時(shí)，則可以使煤炭燃燒熄滅并阻止其復(fù)燃。由于氮?dú)獾奶赜形锢硇再|(zhì)、豐富的氮?dú)赓Y源和簡(jiǎn)單的注氮工藝，使氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)成為容易自燃的礦井不可或缺的防滅火技術(shù)，現(xiàn)在我礦正采用DM-800制氮機(jī)向采空區(qū)注氮，日注氮量平均為5800m³日，向采空區(qū)注氮后，采空區(qū)氧氣濃度明顯降低，防滅火效果明顯。

結(jié)論：

（1）綜采放頂煤一次采全厚采煤法具有技術(shù)先進(jìn)，安全可靠、消耗少、效率高和生產(chǎn)能力大、噸煤功效高等特點(diǎn)，是厚煤層高效開采的最佳選擇。

（2）只要保證工作面合理的推進(jìn)度，在開采期間各種綜合防滅火措施到位，采后能夠及時(shí)封密采空區(qū)且封密質(zhì)量合格，綜放工作面的防滅火工作是較好管理的。

（3）上下端頭的管理是綜放工作面頂板管理的重中之重，只要嚴(yán)格控制放煤量和抓好鋪網(wǎng)工作，綜放工作上下端頭是較好管理的。

（4）“三機(jī)”配套技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是應(yīng)用綜放工藝取得高產(chǎn)高效的關(guān)鍵所在。

（5）由于綜放工作面放煤時(shí)直接頂易于垮落，影響煤質(zhì)較大，配套相應(yīng)能力的洗煤廠，可大大地提高工作面的回采率和煤質(zhì)，是提高產(chǎn)能和效率的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金智新 于海勇，特厚煤層綜采放頂煤開采理論與實(shí)踐，煤炭工業(yè)出版社,2006.8

第一作者簡(jiǎn)介：

張海峰，男，1973年3月出生，1997年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦山測(cè)量專業(yè)，1999年5月調(diào)入伊泰集團(tuán)工作，先后從事技術(shù)員、技術(shù)科長(zhǎng)、副礦長(zhǎng)、礦長(zhǎng)等職務(wù)，現(xiàn)任伊泰煤炭股份有限公司陽灣溝煤礦礦長(zhǎng)，由于其在工作崗位一直表現(xiàn)較好，連續(xù)8年被評(píng)為公司先進(jìn)，2005年獲得“鄂爾多斯科技新星”榮譽(yù)稱號(hào)，2007年被煤炭部評(píng)為“勞動(dòng)模范”榮譽(yù)稱號(hào)。

現(xiàn)住址：內(nèi)蒙古鄂爾多斯市東勝區(qū)神華佳苑2-206;

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