于世凱

(鄭煤集團(tuán)公司 告成煤礦，河南 登封 452477)

綜采在現(xiàn)代化礦井中扮演者重要的角色，科學(xué)的工序安排更是達(dá)到高產(chǎn)高效的前提，告成礦位于鄭州礦區(qū)“三軟煤層”地質(zhì)條件下，受滑動(dòng)構(gòu)造影響，造成構(gòu)造帶直接壓煤，煤層厚度變化較大，煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，頂板極破碎，直接底為砂質(zhì)泥巖。在工作面回采過(guò)程中，采煤機(jī)采用端頭割三角煤斜切式進(jìn)刀，工作面每推進(jìn)一個(gè)循環(huán)都要人工對(duì)煤墻進(jìn)行支護(hù)，造成人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，空頂時(shí)間長(zhǎng)，煤墻片幫嚴(yán)重，窩工、復(fù)工現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，管理難度增大，產(chǎn)量、煤質(zhì)一直影響安全生產(chǎn)效益。

1 井田概況

1.1 井田位置

告成井田位于穎陽(yáng)—蘆店向斜的南翼東段，井田內(nèi)主要構(gòu)造為“滑動(dòng)構(gòu)造”，由滑動(dòng)面、下盤及上盤的滑體構(gòu)成，此構(gòu)造影響井田范圍

圖1 告成煤礦交通位置示意圖

告成煤礦位于河南省登封市SE40°、直距12km處。行政隸屬郜城、盧店、大冶鎮(zhèn)。新（鄭）密（縣）鐵路專線向西直達(dá)告成煤礦，并與登煤鐵路相接。兩條鐵路線分別于新鄭、大安交于京廣線及焦枝線。鄭州～少林～洛陽(yáng)高速、登封～許昌高速均在煤礦北部的盧店鎮(zhèn)設(shè)有出入口，207國(guó)道從井田西部穿過(guò)，237省道貫穿煤礦南北，各鄉(xiāng)村間均有柏油公路相連，交通極為方便，詳見圖1。達(dá)75%左右。構(gòu)造的特點(diǎn)是先擠壓收縮后伸展拉張，地層受到強(qiáng)烈推擠，晚期伸展拉張形成的正斷層使井田的中部處于應(yīng)力集中區(qū)。同時(shí)滑動(dòng)構(gòu)造主要發(fā)生在二1煤層附近，對(duì)二1煤層產(chǎn)生強(qiáng)烈的推擠鏟蝕作用，造成煤層的原始結(jié)構(gòu)遭受破壞（破壞類型為Ⅳ、Ⅴ），呈現(xiàn)出層間擠壓、揉搓的構(gòu)造特征。從生產(chǎn)揭露和鉆孔煤芯來(lái)看，二1煤多以粉、粒狀為主，偶夾塊煤亦為粉煤壓固而成，強(qiáng)度極低，指壓可碎，且滑面發(fā)育。二1煤層具有頂板軟、煤層軟、底板軟的特性，屬豫西“三軟”不穩(wěn)定難采煤層。井田構(gòu)造程度屬中等偏復(fù)雜類型。礦區(qū)北部為盧店勘探區(qū)，東部為朝陽(yáng)溝煤礦接替小井及莊頭鋁土礦，南部為新登煤礦。

1.2 交通位置

1.3 水文地質(zhì)

告成井田處于穎河地下隱伏排泄通道北側(cè)，根據(jù)巖性和地下水的貯存埋藏條件及含水性等特征，井田地層可劃分為四個(gè)主要含水層：

上寒武～奧陶系含水層井田內(nèi)分布不普遍，埋藏深度在300m以上淺的低洼地帶，構(gòu)造復(fù)合部位巖溶、裂隙較發(fā)育，地下水年變化幅度1.01～3.02m，目前靜水位標(biāo)高+168m。

太原組下段灰?guī)r含水層由L1～L4四層灰?guī)r組成，間夾薄煤層和砂質(zhì)泥巖，其中L1灰?guī)r溶蝕作用比較強(qiáng)烈，含水性較強(qiáng)，該含水層頂界面距二1煤層40～60m。

太原組上段灰?guī)r含水層由L6～L9四層灰?guī)r組成，為淺灰、深灰色中厚層狀燧石灰?guī)r，一般為10～15m，為二1煤層底板直接充水含水層。

二1煤層頂板砂巖含水層為二1煤層頂板直接充水含水層，因受滑動(dòng)構(gòu)造的影響，井田內(nèi)二1煤層頂板大部分為外來(lái)巖層，不同地段為不同時(shí)代的地層壓覆煤層，巖性差異變化很大，造成煤層頂板含水性區(qū)域變化很大，其中第三系、二疊系等以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主的頂板含水層，含水性較弱，三疊系圈門群一段至三段以砂巖為主的頂板含水層，含水性較弱。

1.4 工作面概況

21051綜采工作面位于-110水平21采區(qū)，主采煤層為二1煤，工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度1350m，傾斜長(zhǎng)度105m，面積136148m2，煤層總厚：0.5m～12.8m，平均煤厚3.8m，煤層傾角：9～17度平均傾角12度。工業(yè)牌號(hào)為：貧煤。工作面正常用水量：50m3/h,最大用水量：130m3/h。瓦斯絕對(duì)涌出量：10m3/min。工業(yè)儲(chǔ)量104.4萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量：42萬(wàn)噸。受滑動(dòng)構(gòu)造的影響，煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，煤層厚度變化較大，工作面頂板為滑動(dòng)構(gòu)造帶直接壓煤，煤層頂板極破碎，強(qiáng)度較低，直接底為砂質(zhì)泥巖。

2 原生產(chǎn)工藝

2.1 設(shè)備布置

21051工作面共液壓支架70架，其中端頭支架4架，過(guò)渡支架2架，中間架64架，采煤機(jī)1部，前部運(yùn)輸機(jī)1部，后部運(yùn)輸機(jī)1部，轉(zhuǎn)載機(jī)1部，破碎機(jī)1臺(tái)，乳化液泵2臺(tái)，移動(dòng)變壓器2臺(tái)，信號(hào)照明綜合保護(hù)1臺(tái)，下付巷皮帶運(yùn)輸機(jī)1部。

2.2 采煤方法

21051綜采工作面采用走向長(zhǎng)壁布置，綜合機(jī)械化放頂煤，全部垮落法管理頂板。采煤工藝為綜合機(jī)械化放頂煤，采放平行作業(yè)；進(jìn)刀方式采用端頭割三角煤斜切式進(jìn)刀；采煤工藝流程為割煤→推前部運(yùn)輸機(jī)→移架→調(diào)換滾筒位置反向割煤→推前部運(yùn)輸機(jī)→移架→放煤；放煤工藝采用兩采一放中位放頂煤工藝，放煤步距為1.2m，放煤方法為多輪、順序、等量、間隔兩口放煤。工作面作業(yè)方式采用“三、八”制，即3個(gè)班生產(chǎn)、八點(diǎn)班上半班檢修。循環(huán)進(jìn)度：1.2m，循環(huán)方式為多循環(huán)，循環(huán)個(gè)數(shù)：4個(gè)，循環(huán)率為95%。由于頂板極破碎，煤層強(qiáng)度極低，指壓可碎。為防止煤墻片幫，一方面加強(qiáng)煤墻注水；另一方面用單體柱配合荊笆、椽子對(duì)煤墻進(jìn)行人工支護(hù)。

3 工序改進(jìn)的必要性和可行性

3.1 必要性

由于21051綜采工作面傾斜長(zhǎng)度較短，頂板極其破碎，該工作面在推進(jìn)過(guò)程中，采用端頭割三角煤斜切式進(jìn)刀。采煤機(jī)割煤期間工作面人員全部停止工作，注水人員無(wú)法及時(shí)對(duì)煤墻進(jìn)行注水。采煤機(jī)過(guò)一刀后，要停機(jī)，人工對(duì)部分煤墻進(jìn)行支護(hù)，效率極低，采煤機(jī)割煤后空頂時(shí)間長(zhǎng)，加之煤墻注水時(shí)間短，經(jīng)常出現(xiàn)煤墻片幫，掉頂現(xiàn)象。停機(jī)同時(shí)安排人員進(jìn)行分組拉架，經(jīng)常出現(xiàn)壓力不足，造成拉架時(shí)間長(zhǎng)，拉架困難，同時(shí)煤墻支護(hù)期間材料用量較大，原生產(chǎn)工序不僅威脅到安全生產(chǎn)，而且窩工、復(fù)工現(xiàn)象嚴(yán)重，改進(jìn)采煤工藝十分必要。

3.2 可行性

由于工作面較短，采煤機(jī)可采用中部斜切進(jìn)刀的方式。中部斜切進(jìn)刀的特點(diǎn)是輸送機(jī)彎曲段位在工作面中部，這樣的進(jìn)刀方式能夠有效的提高開機(jī)率。作業(yè)人員先對(duì)將要割煤的煤墻方向進(jìn)行作業(yè)，充分利用工作面短，兩端作業(yè)互不影響的特點(diǎn)，將各項(xiàng)工序的平行能力達(dá)到最優(yōu)化。工作面采用中部斜切式進(jìn)刀，跟機(jī)拉架，分段作業(yè)的方式，在施工過(guò)程中上有以下特點(diǎn)：①有效的提高開機(jī)率；②縮短空頂時(shí)間，防止煤墻片幫，保證安全及工程質(zhì)量；③集中分段作業(yè)組織能夠避免窩工、復(fù)工現(xiàn)象；④跟機(jī)快速拉架能夠避免集中拉架時(shí)的泵壓弱問題。

綜上分析，改進(jìn)后的施工工序能夠有效的適用于21051綜采工作面，在現(xiàn)場(chǎng)組織施工中具有良好的可行性。

4 改進(jìn)后工序的具體實(shí)施

由于21051工作面較短，采煤機(jī)可采用中部斜切進(jìn)刀的方式。采煤機(jī)開機(jī)前，先集中力量對(duì)將要割煤的煤墻進(jìn)行人工支護(hù)，打眼注水，待一切工序完成后，可以開機(jī)割煤。操作過(guò)程為：①采煤機(jī)割煤至工作面左端；②空牽引至工作面中部，并沿輸送機(jī)彎曲段斜切進(jìn)刀，繼續(xù)割煤至工作面右端；③移直輸送機(jī)，采煤機(jī)空牽引至工作面中部；④采煤機(jī)自工作面中部開始割煤至工作面左端，工作面右半段輸送機(jī)移近煤壁，恢復(fù)初始狀態(tài)。割煤期間留部分人員進(jìn)行跟機(jī)拉架，其他人員對(duì)割煤的反方向進(jìn)行煤墻支護(hù)、打眼注水、清煤等作業(yè)。這樣拉架的數(shù)量始終保持在兩架左右，泵壓完全可以滿足拉架要求。工作面采用中部斜切式進(jìn)刀，跟機(jī)拉架，分段作業(yè)的方式不僅提高了開機(jī)率，縮短了空頂時(shí)間，從而有效的杜絕了煤墻片幫、冒頂?shù)入[患，避免了窩工、復(fù)工現(xiàn)象，大大提高了工作面單產(chǎn)效率，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

此次21051綜采工作面的工序改進(jìn)，不僅有效的提高了工作面產(chǎn)量，降低了噸煤成本，保證了安全高效生產(chǎn)，為“三軟煤層”破碎頂板開采條件下建設(shè)高產(chǎn)高效綜采工作面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有一定的推廣價(jià)值。

［1］徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［2］煤炭工業(yè)部.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1986.

［3］錢鳴高，石平五.礦山壓力與圍巖控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［4］楊宏峰.綜采面支護(hù)設(shè)備配套與回采工藝關(guān)系分析[J].中州煤炭，2013（1）：43-45.