邊俊奇

鎮(zhèn)城底礦煤炭生產(chǎn)中存在問(wèn)題的技術(shù)分析

邊俊奇

(西山煤電股份公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203)

發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在煤炭企業(yè)生產(chǎn)中的作用，必須根據(jù)施工單位和施工項(xiàng)目的客觀(guān)條件開(kāi)發(fā)研制新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新設(shè)備、新材料和新方法。針對(duì)鎮(zhèn)城底礦復(fù)雜的地質(zhì)條件，為了提高資源回收率，分析了制約生產(chǎn)的技術(shù)問(wèn)題，提出了解決問(wèn)題的思路和方法。從技術(shù)管理入手，強(qiáng)化安全生產(chǎn)的過(guò)程管理，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，為煤炭生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供技術(shù)安全保障。

技術(shù)問(wèn)題;治理;解決;安全生產(chǎn)

西山煤電集團(tuán)公司鎮(zhèn)城底礦在采煤技術(shù)上，經(jīng)歷了大采高綜采→高檔普采→輕型綜采→輕型低位放頂煤開(kāi)采等技術(shù)實(shí)踐。通過(guò)對(duì)煤炭資源實(shí)施精采、細(xì)采、巧采，極大地提高了該礦煤炭資源的回收率，也為該礦在復(fù)雜地質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)探索出了一條新路，但是還存在一些制約生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，亟待解決。

1 放頂煤工作面兩順槽布置的頂板支護(hù)問(wèn)題

放頂煤工作面兩順槽在煤層中有3種布置情況：

1)兩巷均沿頂板布置，適用于3.5 m以下中厚煤層，工作面正常回采時(shí)的剖面情況見(jiàn)圖1。正副巷高度：2.5 m;煤層厚度：3.5 m;割煤高度：2.3 m;放煤高度：1.2 m;鋪網(wǎng) 3 架：4.5 m;a=tg9.9 ×4.5=0.8 m;b=1.2 ÷tg9.9=6.9 m;S采面=150 ×3.5 － (0.8 ×4.5÷2×2) －1.2×6.9÷2×2=513.1 m2;循環(huán)產(chǎn)量=513.1 ×0.6 ×1.35=415.6 t;每推進(jìn) 1 m 的產(chǎn)量為：692.68 t。其優(yōu)點(diǎn)是：巷道頂板容易支護(hù)和控制，掘進(jìn)單進(jìn)高。缺點(diǎn)：工作面前后輸送機(jī)始終處于彎曲狀態(tài)，加大了輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷，加速了輸送機(jī)的磨損，增加了電耗、配件消耗。工作面兩端支架與中部支架也不能處于一條直線(xiàn)，給頂板管理帶來(lái)一定困難。如遇工作面涌水量大，則容易在工作面中部形成積水區(qū)。而且端頭煤炭損失較大。由于該礦現(xiàn)采2.3#及8#煤層普氏硬度為1.5 ～2.3，相對(duì)較軟，沿煤層底板掘進(jìn)托頂煤支護(hù)比較困難，因此，該礦從引進(jìn)放頂煤工藝以來(lái)主要采取這種方法布置兩順槽。為了減少端頭三角頂、底煤損失，創(chuàng)新使用了支架自移帶帽裝置。2007年3月，該礦22113綜放工作面，在機(jī)尾3臺(tái)支架上分別安設(shè)了長(zhǎng)×寬×高=3.0 m×1.5 m×0.8 m的鋼板框架結(jié)構(gòu)的帽子，該裝置與支架頂梁固定在一起，并能與支架前插梁同步前移，提高了支架的控頂高度，有效減少了端頭煤量損失。該面總走向450 m，多回收煤炭 14.8×450×1.37=9 124.2 t(14.8為端頭三角煤載面積)。

圖1 3.5 m以下中厚煤層工作面正?；夭蓵r(shí)剖面圖

2)一條沿底，一條沿頂掘進(jìn)，該方法適用于3.5 m以上的厚煤層，見(jiàn)圖2。這種布置有利于通風(fēng)，端頭煤量損失小，而且在煤層較厚，工作面不被斷層分割時(shí)，相鄰工作面可采用錯(cuò)層位布置，取消工作面間的煤柱，可大大提高采區(qū)回采率。缺點(diǎn)：沿底板送道巷道支護(hù)困難，容易發(fā)生冒頂事故，對(duì)于易自燃煤層容易發(fā)生CO超標(biāo)，還有一個(gè)端頭存在三角頂?shù)酌簱p失，下端頭容易積水。該礦2006年11月在18111副巷下重疊布置18111－1工作面正巷，取消了兩工作面間的20 m煤柱，多回收煤炭20×160×5.0×1.35=21 600 t。今后在適宜條件下，應(yīng)盡量使用錯(cuò)層位布置工作面，以提高回采率。

圖2 3.5 m以上厚煤層工作面錯(cuò)層位布置剖面圖

3)兩條順槽均沿底布置，該方法適用于3.5 m以上的厚煤層，見(jiàn)圖3。這種布置有利于工作面設(shè)備布置，端頭基本無(wú)煤量損失。缺點(diǎn)：掘進(jìn)施工支護(hù)難度大，掘進(jìn)工序復(fù)雜、進(jìn)度慢、成本高;通風(fēng)管理難度大，容易引起瓦斯積聚和巷道自然發(fā)火;采區(qū)回收率低。由于諸多缺點(diǎn)，該礦未采用此種方法布置巷道。

圖3 3.5 m以上厚煤層工作面沿底布置剖面圖

2 奧灰水是鎮(zhèn)城底礦潛在的主要隱患

隨著礦井開(kāi)采水平的延伸，開(kāi)采深度的不斷加大，現(xiàn)有生產(chǎn)及準(zhǔn)備采區(qū)大部分處在奧灰水水位之下，帶壓開(kāi)采儲(chǔ)量占礦井總儲(chǔ)量的78%。而且構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造的導(dǎo)水性只能通過(guò)鉆探來(lái)確定。而鉆探工作量大，嚴(yán)重影響巷道的掘進(jìn)進(jìn)度。2.3#煤層的突水系數(shù)為 0.022 MPa/m，8#煤層的突水系數(shù)為0.043 MPa/m。從突水系數(shù)看，2.3#及8#煤層未超過(guò)規(guī)程規(guī)定的0.06 MPa/m。礦井現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)開(kāi)采2.3#煤和8#煤是比較安全的，但礦井構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造導(dǎo)水的可能性不能排除，即在構(gòu)造(斷層、陷落柱)導(dǎo)水情況下，奧灰水可能通過(guò)導(dǎo)水構(gòu)造涌入礦井，造成淹井事故。因此，確定合理的安全隔水厚度滿(mǎn)足要求的條件，在帶壓開(kāi)采區(qū)內(nèi)如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)構(gòu)造導(dǎo)水性是礦井防治水工作的主要問(wèn)題。

該礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層傾角較小，屬緩傾斜煤層，工作面銜接相對(duì)緊張，針對(duì)這一現(xiàn)狀，工作面掘進(jìn)時(shí)，采取預(yù)探放逐步減壓的方式，即自警戒線(xiàn)開(kāi)始按照專(zhuān)門(mén)的探放水設(shè)計(jì)及措施進(jìn)行探放，每20～30 m探放一次(視煤層傾角而定)，在確保工作面水頭壓力不大于0.05 MPa的前提下，工作面形成時(shí)，相鄰采空積水的探放工作也隨之完成，從而避免了集中探放因水壓過(guò)大造成安全隱患或水量大而影響工作面銜接。

相鄰采區(qū)采空積水的水量大，但在水頭壓力不大于0.1 MPa的情況下可集中探放，采用多孔探放減少放水時(shí)間，減小工作面水害威脅程度，以保證安全生產(chǎn)及正常銜接。

上組煤采空積水提前進(jìn)行探放。下組煤回采工作面堅(jiān)持配備不小于80 m3/h的排水能力及配套管路等設(shè)施，有效防止了水淹工作面事故的發(fā)生，確保礦井安全生產(chǎn)。

3 采煤工作面上隅角瓦斯治理

該礦瓦斯絕對(duì)涌出量為18.25 m3/min，相對(duì)涌出量為3.86 m3/t，無(wú)瓦斯突出現(xiàn)象，井田內(nèi)瓦斯涌出沿走向由北西向南東呈增大趨勢(shì)，南六采區(qū)上組煤瓦斯絕對(duì)涌出量12.29 m3/min。該礦絕大多數(shù)采煤工作面均采用“U”型通風(fēng)方式，但經(jīng)常出現(xiàn)上隅角瓦斯超限，影響制約著正常生產(chǎn)，采取傳統(tǒng)的掛風(fēng)簾方式，不能有效治理這一隱患。該礦利用現(xiàn)有瓦斯抽放系統(tǒng)，在工作面順槽布置裂隙帶鉆孔，同時(shí)再鋪設(shè)一條管路對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行埋管抽放，使上隅角瓦斯得到有效治理。

通過(guò)采用采空區(qū)埋管抽采瓦斯，上隅角瓦斯平均濃度與沒(méi)抽排前相比，降低了49.4%。采用埋管抽采治理上隅角瓦斯前，煤炭日產(chǎn)量在2 000～3000 t時(shí)，就經(jīng)常發(fā)生上隅角瓦斯?jié)舛瘸薜那闆r。采用埋管抽采瓦斯瓦斯后，煤炭日產(chǎn)量已達(dá)到3 000～4 500 t，上隅角瓦斯?jié)舛纫膊粫?huì)出現(xiàn)超限現(xiàn)象，極大地提高了回采效率。與以前的“U+L”通風(fēng)方式相比，采用采空區(qū)埋管抽采瓦斯后的“U”型通風(fēng)方式不僅解決了上隅角瓦斯超限的問(wèn)題，而且在巷道布置上減少了一條尾巷，大大的降低了工程投資，并且縮短了工作面準(zhǔn)備時(shí)間，使得采煤工作面提前投產(chǎn)。

4 總結(jié)

通過(guò)長(zhǎng)期的探索的實(shí)踐，發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，對(duì)困擾安全生產(chǎn)的問(wèn)題進(jìn)行項(xiàng)目研究和技術(shù)合作，降低影響生產(chǎn)的困難程度，在提高采煤工作面產(chǎn)量的同時(shí)，保障了礦井安全、高效生產(chǎn)。

［1］ 趙景禮.改革巷道布置，提高厚煤層回采率［C］.中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)開(kāi)采專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，2006：29－34.

［2］ 林柏泉.礦井瓦斯抽放理論與技術(shù)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1996：64－100.

［3］ 杜計(jì)平，孟憲銳.采礦學(xué)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009：122－138.

［4］ 馮增強(qiáng).礦井防治水綜合技術(shù)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007：33－40.

Technical Analysis on Existing Problems in Zhenchengdi Coal Mine Production

Bian Jun－qi

Science and technology play the role in the production of coal enterprises，must according to objective conditions of the construction unit and construction project develop new technology，new structure，new process，new equipment，new materials and new methods.Aim at complex geological conditions in Zhenchengdi coal mine，in order to improve the recovery rate of resources，to meet the production constraints technical issues，proposed that solves the question mentality and method.From the technical management，strengthening the safety production management process，under complicated geological conditions，for coal production stable，high yield provide guarantee of technology and security.

Technology problem;Solution;Safety production

TD82

B

1672－0652(2011)12－0014－03

2011－11－29

邊俊奇(1970—)，男，山西忻州人，2009年畢業(yè)于山西大同大學(xué)，工程師，主要從事煤礦安全管理工作(E －mail)ty5122100@qq.com