喬大良

(神華神東煤炭集團(tuán)公司大柳塔煤礦，陜西 神木 719315)

0 引言

大柳塔煤礦是神東煤炭集團(tuán)所屬的年產(chǎn)3 300萬(wàn)t的特大型現(xiàn)代化安全高效礦井，由活雞兔井和大柳塔井組成。在整個(gè)煤礦開(kāi)采中，厚煤層開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用占據(jù)著重要的地位。目前，大柳塔井主要開(kāi)采52煤五盤區(qū)7 m大采高工作面，包括52501、52502、52503、52504、52505(已采完)，這5個(gè)工作面開(kāi)采的都為7 m以上厚煤層，所采用的開(kāi)采方法是“一次采全高”；活雞兔井復(fù)合區(qū)主要利用綜放技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，包括12下202(已采完)、12下204、12下206、12下208四個(gè)綜放面。在實(shí)際工作中，“綜放開(kāi)采”和“一次采全高”兩種采煤工藝在大柳塔煤礦都得到了很好的應(yīng)用，總結(jié)出成熟的安全生產(chǎn)工藝。本文以52505工作面和12下204工作面為例來(lái)探討兩種厚煤層開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)。

1 52505工作面

1.1 52505工作面概述

52505綜采工作面煤層厚度7.1～7.3 m，平均厚度為7.2 m，工作面寬度301.3 m，推進(jìn)長(zhǎng)度為4 268.8 m。煤層直接頂巖性以粉、細(xì)沙巖為主，厚0～1.9 m，平均0.8 m；老頂主要為中粒砂巖，厚2.9～21.8 m，平均11.5 m，回采段工作面地表大部分被第四系松散層覆蓋，上層巖石厚度為195～21.5 m。工作面切眼寬度 301.3 m，高4.8 m，頂板采用“錨索+網(wǎng)片+錨桿”聯(lián)合支護(hù)。

1.2 采煤方法及采煤工藝

依據(jù)該工作面的煤層厚度及地質(zhì)條件，52505綜采工作面采用一次采全高、全部垮落、后退式綜合機(jī)械化開(kāi)采采煤方法。采煤機(jī)進(jìn)刀方式為端部斜切進(jìn)刀。支護(hù)方式為使用二柱掩護(hù)式支架，移架步距865 mm，端面距最大為720 mm。端頭支護(hù)：工作面上、下出口各用3臺(tái)端頭液壓支架進(jìn)行支護(hù)。52505工作面為右工作面，采煤機(jī)進(jìn)刀方式為：工作面端頭斜切進(jìn)刀。采煤機(jī)在工作面刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾的進(jìn)刀方式相同。圖1以52505端部斜切進(jìn)刀為例說(shuō)明該工作面的割煤工藝。

a-起始；b-斜切并移直運(yùn)輸機(jī)；c-割三角煤；d-開(kāi)始正常割煤圖1 52505綜采工作面端頭斜切進(jìn)刀示意圖

由圖1看出，端部割煤是以兩滾筒交換割頂煤和底煤來(lái)完成的，端部割完后再進(jìn)入工作面正常割煤，以“一次采全高”的采煤方法完成不同的循環(huán)。

1.3 一次采全高采煤工藝的優(yōu)、缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①該類型的工作面及進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷過(guò)風(fēng)斷面大，通風(fēng)阻力小，容易配風(fēng)，風(fēng)量大，回風(fēng)上隅角的瓦斯容易被稀釋，在通風(fēng)系統(tǒng)方面占有優(yōu)勢(shì)；②一次采全高割煤時(shí)塵源主要就是煤機(jī)割煤，只要加強(qiáng)機(jī)組內(nèi)噴霧，提高機(jī)組的噴霧效果，這樣就很容易控制工作面的煤塵濃度，在維護(hù)員工健康方面有優(yōu)勢(shì)；③大采高采煤機(jī)利用大功率高效能成套的支護(hù)設(shè)備，移架速度快，在快速割煤方面有顯著的優(yōu)點(diǎn)；④工作面直接生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；⑤該采煤工藝回采過(guò)程單一，管理簡(jiǎn)單；⑥工作面可靠性高，采、裝、運(yùn)、工作面支護(hù)和設(shè)備開(kāi)機(jī)率大大提高；⑦提高了工作面回采率，避免了資源浪費(fèi)。

缺點(diǎn)：①若煤質(zhì)松軟、礦壓較大，一次采全高容易出現(xiàn)片幫，增大了工作面冒頂?shù)膸茁?；②工作面生產(chǎn)的靈活性變差，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性差；③在設(shè)備檢修和維護(hù)上技術(shù)要求高。為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效的目的，需要引進(jìn)更復(fù)雜化的設(shè)備，前期投資大；④對(duì)巷道斷面要求高，掘進(jìn)工程量大，掘進(jìn)成本高；⑤對(duì)管理水平和工人操作技能要求較高。

2 12下204工作面

2.1 12下204工作面概述

工作面所采煤層為12煤復(fù)合區(qū)下分層，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宏觀煤巖類型以半暗煤為主。煤層平均厚度為6.0 m(4.2～10.0 m)。12下204綜放工作面采用放頂煤工藝開(kāi)采；煤層層間距為直接頂，距離上覆采空區(qū)層間距為0.6～3.8 m，平均層間距2.5 m；工作面煤層內(nèi)部無(wú)特殊地質(zhì)構(gòu)造，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。工作面寬度 249.5 m，推進(jìn)長(zhǎng)度1 357.1 m。

2.2 采煤方法及采煤工藝

12下204綜放工作面采用走向長(zhǎng)壁、后退式、預(yù)采頂分層、綜采放頂煤的采煤方法，采用全部垮落法處理采空區(qū)頂板。采煤機(jī)進(jìn)刀方式為端部斜切進(jìn)刀。根據(jù)12下204綜放工作面煤層的賦存條件和礦井綜合技術(shù)、管理水平以及現(xiàn)有設(shè)備的配套情況，采用放頂煤開(kāi)采時(shí)，煤機(jī)割煤高度為3.7 m，放煤厚度為2.3 m，采放比為1∶0.62。采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀割煤工藝如圖2所示。

a-起始；b-斜切并移直運(yùn)輸機(jī)；c-割三角煤；d-開(kāi)始正常割煤圖2 12下204綜放工作面采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀示意圖

2.3 綜放采煤工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①在復(fù)雜條件下，不受煤層穩(wěn)定性和厚度變化的限制，可實(shí)現(xiàn)一次采全高，大大提高了煤層開(kāi)采率；②利用礦壓割煤，自重落煤，降低了能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益；③巷道布置簡(jiǎn)單，掘進(jìn)工程量與維護(hù)工程量小，可以節(jié)省大量的掘進(jìn)和運(yùn)輸成本，緩解采掘接替緊張的矛盾，提高了礦井全員效率；④提高了塊煤率，便于提高煤炭售價(jià)，降低設(shè)備損耗。

缺點(diǎn)：①放煤時(shí)粉塵較大，惡化了井下工作環(huán)境；②工作面局部容易積聚瓦斯；③工作面過(guò)風(fēng)斷面小，配風(fēng)比較困難，瓦斯排出過(guò)程比較困難；④綜采放頂煤工作面回采工藝相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，既有前方采煤機(jī)割煤，又有支架后方放煤，割煤和放煤兩道工序如不能有效協(xié)調(diào)將影響工作面效率，生產(chǎn)管理比較復(fù)雜；⑤放煤過(guò)程容易遺留煤至采空區(qū)，容易造成煤的自燃；⑥放頂煤相對(duì)于一次采全高回采工藝回收率低，含矸量高，加大了洗選工作量。

從以上兩種采煤工藝優(yōu)缺點(diǎn)的可以看出，“一次采全高”在通風(fēng)、優(yōu)化工作面工作環(huán)境、降低勞動(dòng)成本及提高回采率方面有著較大的優(yōu)勢(shì)。而“綜放”在克服先天客觀復(fù)雜外部條件、降低能耗、降低成本及提高煤炭?jī)r(jià)格等方面有著不可否定的優(yōu)勢(shì)。兩種采煤方法若能結(jié)合起來(lái)，必定在弱化對(duì)方缺點(diǎn)方面發(fā)揮著重要作用，這需要工藝、裝備的創(chuàng)新。煤礦開(kāi)采作為一個(gè)老的工業(yè)，如何適應(yīng)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大膽創(chuàng)新并實(shí)踐綠色開(kāi)采技術(shù)，成為當(dāng)前煤礦工作者關(guān)注的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在可持續(xù)發(fā)展的總戰(zhàn)略目標(biāo)下，大柳塔煤礦顛覆了傳統(tǒng)工業(yè)化煤炭開(kāi)采方式和煤礦模式，在不斷探索新模式的基礎(chǔ)上，詳細(xì)總結(jié)不同開(kāi)采模式的優(yōu)缺點(diǎn)，大膽創(chuàng)新并實(shí)踐綠色開(kāi)采技術(shù)，相信大柳塔煤礦會(huì)在推進(jìn)我國(guó)煤炭工業(yè)乃至其它行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)更新、裝備制造業(yè)提升等方面會(huì)作出更大的貢獻(xiàn)。