薄煤層綜采工作面安全高效開采技術實踐和應用

1、薄煤層綜采工作面安全高效開采技術實踐和應用摘要：為解決平禹煤電公司二礦薄煤層安全高效 開采技術這一難題，通過選擇合理的工藝參數(shù)，采用綜合機 械化采煤工藝，實施有效地技術措施及現(xiàn)場的管理，實現(xiàn)安 全生產(chǎn)高效生產(chǎn)，提高了產(chǎn)能及經(jīng)濟效益。為綜合機械化釆 煤工藝在薄煤層復雜條件下實現(xiàn)安全高產(chǎn)高效技術探索出 了 一條新途徑。關鍵詞：薄煤層 安全髙效實踐與應用隨著中厚煤層的枯竭，若薄煤層不能及時合理開采，必 然會造成煤炭資源浪費，影響礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。我國薄煤層 是指厚度小于1.3 m的煤層，分布廣泛，儲量豐富，資源儲 量達61.5億t。由于受工作面空間的限制，造成我國薄煤層 的開采長期處于勞動強度大，機械

2、化程度低，安全系數(shù)低， 經(jīng)濟效益低的“一大三低”的窘境。因此探討和研究薄煤層 髙產(chǎn)高效開采技術對我國煤炭工業(yè)具有重要意義。平禹礦區(qū)為我國地方煤礦重點礦區(qū)之一，煤田煤系地層 屬石炭二疊系，開采礦井多，礦區(qū)早期主要采用炮采、炮掘 工藝進行開采，根據(jù)煤礦開采發(fā)展趨勢及礦井發(fā)展規(guī)劃的要 求，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力滿足不了礦井發(fā)展的需要，為此平禹礦 區(qū)開展對五2不穩(wěn)定薄煤層安全高效技術研究，從2009年 開始平禹煤電公司陸續(xù)在平禹二礦、平禹六礦、平禹鳳翅山 礦等多對礦井推行綜合機械化開采，通過礦井機械化程度的 提高，達到安全高產(chǎn)高效的目的，進一步推動礦區(qū)發(fā)展。1、工作面地質(zhì)概況河南平禹煤電有限責任公司二礦（簡稱

3、平禹二礦）位于 禹州市鴻暢鎮(zhèn)。井田位于禹州煤田東南部三峰山礦區(qū)中段， 井田內(nèi)可采煤層三組，分別為二1、五2、六4煤層，現(xiàn)主 采五2煤層，二1煤層為下步主采煤層。五2煤層位于二迭 統(tǒng)下石盒子組地層中，煤層厚度1. 01. 4m,平均1.加。硬 度系數(shù)小于2fo煤層傾角17°。地質(zhì)條件復雜。偽頂為厚 0. 20. 5 m炭質(zhì)泥巖，平均厚0.3m；直接頂為砂質(zhì)泥巖； 底板為細粒砂巖。水文地質(zhì)條件簡單。33070工作面采用走 向長壁式布置，開采水平-327-372m,走向長1455m,采長 160 m,采髙1. 6 m,可采儲量0.484mt。2、工作面主要設備的選型2. 1 “三機”選型原

4、則采煤機的選型是綜采工作面設備選型配套的首要問題。 充分考慮煤層開采的地質(zhì)條件、工作面設計生產(chǎn)能力、礦井 系統(tǒng)配套能力及設備供應狀況等因素。液壓支架是綜合機械化采煤工作面主要裝備之一，支架 的選型應滿足：支護強度與工作面礦壓相適應；支架結構與 煤層賦存條件相適應；支護斷面與通風要求相適應；推移連 接裝置與采煤機，刮板輸送機等設備相匹配。工作面刮板輸送機生產(chǎn)能力的選型原則是運輸能力： 保證采煤機采落的煤炭全部運出，并留有一定的備用能力； 結構：與采煤機和液壓支架結構匹配?？紤]工作面運輸條 件差，刮板輸送機實際運輸能力盡量選得大一些。2. 2設備的選型2. 2. 1 "三機"的

5、選型參照國內(nèi)外高產(chǎn)高效礦井工作面裝備情況，經(jīng)過科學計 算，選用國產(chǎn)mg200/456-wd型無鏈電牽引采煤機、 zy4000-10/20型掩護式液壓支架和sgz-764/500型刮板輸送 機相配套使用。'三機”主要技術參數(shù)如下表：表1采煤機技術參數(shù)項目型號規(guī)格單位采煤機型號mg200/456-qwd截割高度1. 12. 4 m適應煤層傾角w35 °總功率456 kw截割功率2x200 kw牽引功率2x25 kw電壓等級1140 v滾筒直徑1400 mm機面高度853 mm截深600 mm搖臂擺動中心距5170 mm牽引方式齒輪銷軌式牽引力2x220 kn牽引速度06 m/mi

6、n重量22 t表2液壓支架的主要技術參數(shù)項目型號規(guī)格單位支架型號zy4000/10/20高度 1000/2000 mm寬度 1430/1600 mm中心距1500 mm系統(tǒng)壓力31. 5 mpa初撐力3082 kn工作阻力4000 kn支護強度0. 58-0. 67 mpa適應底板比壓1.67-1.97 mpa適應傾角3、工作面采煤方法及回采工藝工作面采用單一走向長壁后退式采煤法，綜合機械化采 煤，局部薄煤帶使用打眼放炮采煤，全部垮落法控制頂板。1）工藝流程：采煤機割煤、裝煤一運輸機運煤一移架f推運輸機。2）采煤機進刀方式：采煤機采用雙向割煤端部斜切進 刀、往返割兩刀的作業(yè)方式。3）移架方式：

7、工作面移架采用依次順序式移架。移架 滯后采煤機后滾筒3-5架，頂板破碎地段采用跟機帶壓移架 或交錯式移架，移架步距0.6m。4）推移刮板輸送機：推移刮板輸送機滯后移架10t5 米進行，推移機頭機尾時，機頭機尾與過渡槽整體要推移， 工作面中部槽逐節(jié)推移，刮板輸送機移出后應保持平直，并 且彎曲段距離不少于15米。5）作業(yè)方式：工作面采用“三八”工作制度，兩班半 采煤半班檢修的生產(chǎn)作業(yè)方式，采用正規(guī)循環(huán)作業(yè)方式，每 天10個循環(huán)，每個循環(huán)進度0.6m。6）支護形式及采空區(qū)處理。工作面安裝zy4000-10/20 型掩護式液壓支架100,對頂板實行全部垮落法控制。7）端頭及三角區(qū)支護。工作面上下端頭采

8、用4對8根 4000mm長的“型鋼梁與單體柱配合邁步支護，每對梁間距 500mm,同步梁間距為1000mm,布局為600mm, 一梁四柱， 上下端頭在切頂排的頂梁末端處支設1排密集支柱。8）超前支護：超前支護采用dz-2500型單體液壓支柱 配合dzja-1000mm型較接梁支護，一梁一柱，液壓支柱打在 錢接梁的中間。4、生產(chǎn)過程中遇到的問題及解決措施4.1生產(chǎn)過程中遇到的問題1）由于煤層平均且地質(zhì)條件復雜，小地質(zhì)構造 發(fā)育較多，采面生產(chǎn)推進過程中多處出現(xiàn)斷層現(xiàn)象，斷層落 差均在加以下，給工作面回采帶來和大困難。薄煤層工作面空間小，隨著工作面推進的加快，瓦斯相 對涌出量由原來的1. 19m3/

9、min增大至5. 38m3/t ,瓦斯絕對 涌出量由原來的1. 92m3/min增大至4. 64m3/min米，時常出 現(xiàn)工作面上隅瓦斯超限現(xiàn)象，嚴重影響了安全生產(chǎn)。3）采面煤層薄，且地質(zhì)構造較多，工作面破頂?shù)装遢^ 多，設備磨損較快，機電設備事故時常發(fā)生，嚴重影響安全 生產(chǎn)。4. 2技術措施4.2. 1工作面過斷層措施1. 過斷層方法1）調(diào)整采高法。當斷層較小，斷層上下盤頂?shù)装逯g 的煤層高度大于設備允許的最小割煤高度時（如圖1）,采取 留頂煤或留底煤的方式降低采高先估算出工作面距斷層前 方所需要的過渡段，通過調(diào)整割煤高度來通過斷層實際操作 時采取留頂煤或底煤過斷層。通過斷層后逐步見頂見底開 采，恢復原采高，采煤機每刀留頂煤或留底煤的厚度通常為 100150mm。圖1落差h1很小1）挑頂窩底法。當斷層落差較大，斷層上下盤頂?shù)装?之間的煤層高度小于設備允許的最小割煤高度時（如圖2）, 如果工作面頂?shù)装鍑鷰r比較松軟時，采取挑頂或臥底使煤機 截割圍巖強行通過斷，同時每刀挑頂或臥底量不得超過 150mm；如果工作面頂?shù)装鍑鷰r堅硬，采煤機滾筒割不動時, 必須對斷層進行超前處理，可采取放震動炮挑頂或起底的方 法。放炮時要注意炮孔距預