文/嚴(yán)桂軍

西細(xì)莊1#煤開采方法選優(yōu)分析

文/嚴(yán)桂軍

開灤集團(tuán)蔚州礦業(yè)有限責(zé)任公司西細(xì)莊礦年產(chǎn)量為60萬噸，屬于中小型礦井，煤炭儲(chǔ)量較小。2010年后可供開采的煤層為1#煤，服務(wù)年限5~6年。1煤層為局部可采煤層，位于窯坡組一段下部?？刹擅簩哟蠖技性诒辈浚喜炕緦儆跓o煤區(qū)。下距奧陶統(tǒng)灰?guī)r頂面1.27~18.10m，平均間距為7.86m，埋藏深度為143.59~336.50m，平均埋深243.19m，南淺北深。煤層厚度0.12~5.11m，平均厚1.95m，煤層厚度變異系數(shù)為81.69%。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜?，F(xiàn)礦井正常涌水量為30t/ h~50t/h。最大涌水量為55t/h。本文就西細(xì)莊1#煤開采方法的確定進(jìn)行了闡述，客觀對(duì)比分析了單體支柱、綜采自移支架和懸移支架對(duì)1#煤頂板支護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)，合理確定了1#煤選用整體頂梁組合懸移液壓支架配合采煤機(jī)的采煤方法。

一、采煤方法的選擇與比較

1.綜合機(jī)械化開采的可行性分析

影響綜合機(jī)械化開采因素主要有礦井井型、煤層穩(wěn)定性、構(gòu)造特征、頂板巖性、煤層厚度等。1#煤目前布置的工作面有1101、1102、1103、1104、1106、1107、1110、1112、1202、1204、1206等。1#煤揭露的斷層較多，落差大，其中FY25、FY26落差大于2.0m，局部達(dá)到6.0m，該斷層穿過1102、1104工作面，造成工作面走向僅120~170m。1104、1112工作面明顯受到FY26斷層的影響，走向長度短，工作面不規(guī)則，無法使用綜采；1102、1106、1108工作面受到FY25斷層及其他斷層的影響，開采時(shí)由于頻繁過斷層、且走向較短，不適合綜采；1123、1125工作面煤層薄，煤層厚度變化大，斷層切割嚴(yán)重，架型難以選擇，且開采效益差，不適宜使用綜采。

此外，1#煤頂板巖層上部為砂巖與泥巖互層，直接頂板為泥巖，遇水軟化。煤層頂板整體上屬于厚度較小的復(fù)合頂板結(jié)構(gòu)，對(duì)煤層開采不利。

綜合上述因素分析，由于1#煤斷層多、走向短、工作面不規(guī)則的特征，難以布置出走向合適的正規(guī)綜采工作面；頂板偽頂難以控制，造成大采高開采片幫嚴(yán)重，頂板局部冒頂。因此，1#煤不具備使用綜合機(jī)械化開采的地質(zhì)條件。

2.簡易支架開采可行性分析

2.1頂板結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)圖1可知，0.8~0.85m的復(fù)合頂板屬于偽頂，開采時(shí)難以控制；底板為遇水軟化的泥巖，支架（柱）很容易扎底。

圖1 1#煤頂?shù)装寰植糠糯髨D

綜合機(jī)械化開采的反復(fù)支撐與卸載很難支托住偽頂，簡易支架開采對(duì)頂板的破壞性小于綜合機(jī)械化開采，在煤層較硬的區(qū)域可托住偽頂。

2.2煤層強(qiáng)度分析

1#煤頂板屬于中等強(qiáng)度以下巖層，強(qiáng)度較低，單軸抗壓強(qiáng)度平均為60MPa，煤層抗壓強(qiáng)度在12MPa~ 23MPa之間，平均值為12.5MPa；煤層裂隙發(fā)育，具有分層特征。1#煤主采下部煤層，采高為2.5~2.6m，煤層直接頂板為松軟、厚度小的易破壞巖層。因此在周期來壓期間會(huì)增加片幫深度。

2.3構(gòu)造分析

1#煤實(shí)際揭露落差較大、橫穿工作面的斷層較多，造成工作面走向短，最短走向僅120m，見圖2，1#煤1102面和1104面斷層圖。構(gòu)造復(fù)雜、不規(guī)則工作面使用簡易支架開采更具有靈活性，避免了搬家頻繁、拆卸困難的問題。

圖2 1煤層1102面和1104面斷層圖

從煤層的客觀條件分析可知，如果采取合適的采高、選擇合理的支護(hù)強(qiáng)度、進(jìn)行必要的頂板處理，采用簡易支架開采方法能夠?qū)崿F(xiàn)1#煤的安全經(jīng)濟(jì)開采。

二、簡易支架控制頂?shù)装宓奶攸c(diǎn)分析

ZH2600/20/28ZL型整體頂梁組合懸移液壓支架，是一種介于高檔面單體支柱和綜采自移支架之間的過渡型支架。在防止頂板離層、保持支架穩(wěn)定性方面，綜合比較而言，整體頂梁組合懸移液壓支架采用并列結(jié)構(gòu)，移架時(shí)左、右支架互為支撐，有利于端面頂煤的維護(hù)；移架時(shí)，始終保持一個(gè)梁全長接板的有效支撐，有效阻止了頂板的離層。

1．相對(duì)于綜采自移支架的控頂特點(diǎn)

由于整體頂梁組合懸移液壓支架是左右梁通過四連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接而成，移步時(shí)支柱提腿隨頂梁前移，移架過程中反復(fù)卸載支撐的次數(shù)較小，且采用半卸載移步工作方案，保證了移架過程中頂板下沉速度和下沉量較小，利于頂板的維護(hù)。而綜采自移支架由于其頂梁較寬（一般1.5m左右）、支護(hù)面積大，移架過程中支架反復(fù)卸載支撐對(duì)頂板的擾動(dòng)大、頂板下沉量（下沉速度）大，從而加劇了直接頂?shù)碾x層和破壞，不利于頂板維護(hù)。在對(duì)頂板的合理支護(hù)強(qiáng)度方面，整體頂梁組合懸移液壓支架由于重量輕、拆裝運(yùn)輸方便，可以根據(jù)具體的煤層頂板條件，依據(jù)老頂巖梁來壓強(qiáng)度的大小，安排合理支架間距排設(shè)（設(shè)計(jì)間距一般為0.6～1.0m），比綜采自移支架更具有較強(qiáng)的靈活性。

2.相對(duì)于高檔面單體支柱的控頂特點(diǎn)

整體頂梁組合懸移液壓支架在控頂方面與單體支柱相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

整體頂梁組合懸移液壓支架以頂梁及液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的支護(hù)，各排支柱被頂梁連成整體后實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的支護(hù)，增強(qiáng)了支柱的穩(wěn)定性和安全性。

整體頂梁組合懸移液壓支架采用整體移架支護(hù)方式，使工作面支護(hù)強(qiáng)度均勻；而單體支柱支撐后，經(jīng)過幾個(gè)采煤循環(huán)后才卸載前移，前后排支柱阻力差別較大。由此可見，整體頂梁組合懸移液壓支架比單體支柱有利于頂板的維護(hù)。

由于整體頂梁組合懸移液壓支架的抽出式前探梁能在割煤后及時(shí)伸出維護(hù)裸露的端面頂板，割煤后支架半卸載及時(shí)前移，保證機(jī)道上方的端面頂板具有較大的支護(hù)強(qiáng)度，從而有利于端面頂板的維護(hù)。

與單體支柱相比，整體頂梁組合懸移液壓支架基本避免了人工支、回、搬、移支柱，以及掛卸頂梁和提拉柱鞋等工序，改善了勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)了支護(hù)放頂機(jī)械化，安全狀況好、勞動(dòng)效率高。

三、結(jié)語

為全面提升礦井采煤工藝水平，提高煤炭資源回收率，實(shí)現(xiàn)安全高效發(fā)展，西細(xì)莊礦在1#煤開采過程中，選擇留部分底煤、選擇相對(duì)堅(jiān)硬的粉砂巖作為頂板（采掉偽頂）、控制采高2.6m以下的整體頂梁組合懸移液壓支架開采方法，取得了良好的安全及經(jīng)濟(jì)效果，為礦井的后續(xù)開采奠定了基礎(chǔ)。

（作者單位：開灤集團(tuán)蔚州礦業(yè)有限責(zé)任公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）