薄煤层综采对拉工作面生产技术实践.doc

薄煤层综采对拉工作面的生产技术实践枣矿集团新安煤业公司 孔德山 粱开山 甘 露 李开景 摘 要 枣庄矿业集团新安煤业有限公司全区分布12煤，平均厚度1.33m，大部可采；由于煤层薄，作业空间小，工作条件恶劣，造成掘进率高，回采效率低，经济效益差。自2007年10月份开始实施薄煤层综采对拉工作面采煤方法，先后设计、投产了12211、12213、12217三个薄煤层综采对拉工作面，依靠技术创新，优化各生产工序，实现了高产高效。 关键词 薄煤层 综采 对拉工作面 技术实践新安煤业有限公司位于山东省滕州市西部昭阳湖区。行政区划归滕州市和微山县共同管辖，分为新安和新源两井，地面为河道和鱼塘。始建于1996年，设计生产能力120万吨/年，经改扩建后生产能力500万吨/年，井田东西宽约8-9km，南北长约7-9.5km，面积54km2。其中新源井现采煤层为12下煤层，煤层倾角48，平均6。12下煤厚度1.26 1.5m，平均厚1.40m，无夹矸。煤厚变异系数为18%，属较稳定煤层。12下煤色黑，性脆，沥青油脂玻璃光泽，主要为阶梯状、贝壳状、参差状断口，裂隙发育，坚固性系数0.801.29，宏观煤岩类型为半亮型为主，偶见光亮型。12下煤直接顶为泥岩，厚0.654m，一般3.5m左右，老顶为七下灰，厚约1.5m。12下煤直接底为泥岩，厚0.2m，遇水易泥化。老底为八层灰岩,厚约1.3m，坚硬。矿井开拓方式为立井开拓，采煤方法为走向长壁式对拉工作面，一次采全高，跨落式管理顶板。1、前言综合机械化采煤技术作为当今煤矿现代化的生产方式，以它生产能力强、机械化程度高、经济效益佳、安全性能可靠等显著特点，代表着煤炭生产技术的发展方向，愈来愈受到众多企业的重视。特别是在厚煤层中的开采应用，取得了令人瞩目的成绩，但在1-2m较薄煤层中的应用，经济效益却并不理想。如何提高其综合经济效益成为有待解决的难题。2、优化巷道布置和采面设计，为高产高效创造条件 现在综采技术发展趋势是普遍采取大走向、大采长。这样可以充分发挥综采生产能力强的特点，减少搬家撤面的次数，降低万吨掘进率，从而为实现高产高效打下良好的设计基础。但走向和采长也不是越大越好，还要根据实际情况来定。如果过大会造成巷修费用急剧升高、采面断层等构造增多的负面影响。因此采面设计必须综合多方面因素作出合理决定。对拉工作面布置是一种先进的布置方式。它减少了设备的占用台数，共设有一条中巷，减化了生产系统，具有小投入、多产出的优势。合理确定工作面长度和增加有效推进长度，提高单面储量，减少工作面搬家次数是薄煤层实现高产高效的重要条件。薄煤层综采工作面对拉布置，从提高资源回收和单产水平方面成效突出，但对生产技术管理提出了新的要求。首先，工作面规格尺寸应根据矿压活动规律、设备完好服务期限控制在合理范围内，否则，易出现推进速度慢而导致的漏顶、掉顶甚至冒顶问题，因工作面过长而出现综机设备超服务期问题。从我公司薄煤层（12下煤层，煤厚平均1.4米）综采对拉工作面生产实践来看，工作面倾向长度控制在300400m之间，走向长度控制在1000m以内。其次，在布置对拉工作面过程中，应尽量提前探明地质构造情况，布置工作面躲开落差较大的断层（12下煤层为3.8m落差），防止因单面推进速度慢影响整体生产管理。如果断层延伸进入工作面边缘区段或直接位于工作面内，按照煤质、安全要求，应积极进行巷道层位优化或工作面系统改造。第三，为取得顶板管理、调采工艺和防治水等综合技术经济效果，布置工作面时，应对比分析，用系统工程优化方法选取走向长壁还是倾斜长壁、俯采或仰采等。第四，在单面倾斜长度设计上，要认真评价工作面上拉或下拉问题，以及工作面地质构造影响因素，一般地，上拉面设计长一些，下拉面设计短一些，地质条件复杂的工作面应设计少一些，以实现上、下面的平衡推进。第五、对拉工作面中间巷顶板应力增加，巷道围岩位移量多，因此，中间巷应努力选择在煤岩层稳定、避开地质构造带等影响的位置，巷道断面在设计时应根据生产需要、矿压收集资料确定参数，在支护上，应提高支护强度，并根据围岩岩性确定顶板、煤帮的具体支护强度。使用该工艺，相对减少一条运输巷道，降低万吨掘进率。以12217工作面为例，相对少掘900米回采巷道，回采巷道掘进费用一般在800-900元/米，节约掘进成本80万元。相对单面布置对拉面万吨掘进率降低22%。减少一套运输顺槽运输设备，降低设备占用率，提高设备利用率。该工作面共减少设备占用情况为转载机一台、破碎机一台、胶带机两部，按设备内部租赁价格计算（本面预计9个月开采完）节约资金135万元。减少岗点工，提高人工效率。对拉面布置每班可减少刮板司机2名、胶带司机2名，按现人工费用300元/日（本面预计9个月开采完）节约人工成本129万元。可减少隔离保护煤柱，提高资源回收率；实现安全集中生产。按一般工作面设计留设隔离保护煤柱4米计算，可多回收煤炭量6700吨；按目前市场价约500元/吨、成本价140元/吨计算，可增利241.2万元。使用该工艺，大大提高了采煤效率，为顺利完成高产高效打下了坚定基础。在对拉工作面中，为更进一步顺利达到高产高效，亦可根据上、下工作面的断层以及顶板情况，选择两部不同的采煤机。3、设备选型综采设备选型是否正确直接关系着能否发挥综合机械化采煤技术的优势，因此设备选型时必须根据采面地质条件、运输能力等因素慎重选择。3.1 支架选型首先根据采面顶板类别确定支架类型，选择支撑掩护式支架。 其次要根据采高确定支架高度范围，应以支架最大高度大于最大采高0.1m以上、支架最小高度小于最小采高0.3m为宜。另外还要核对支架的顶底板比压。支架支护强度应大于顶板压力而支架对底板比压应小于实测底板比压，并且差值越大越好。新安煤业公司自采用薄煤层对拉工作面采煤方法以来，成套综机设备有了较大改进。顶板支护设备方面：基本液压支架：ZY2400-09/20两柱支撑掩护式薄煤层液压支架，端头过渡液压支架：ZFS3700-17/28四柱支撑掩护式支架、ZYT2800-14/24端头支架，巷道顶板支护支架：四对八架抬棚、ZTZLDC型巷道支架，上述设备的更新换代主要是从提高单产、适应复杂地质构造和保证安全、降低职工劳动强度等思路出发的，比较而言，各有其优势。ZYT2800-14/24端头过渡支架控顶距大，使用后解决了端头端面距始终过大问题，且该类支架较好适应巷道高度变化大问题。ZFS3700-17/28四柱支撑掩护式支架作为两面之间的支护支架，很大程度上提高了端头顶板支护机械化水平，但该类支架跨度长、单体支护面积大，当顶板压力较大时，支架承载量大，支架前移困难，另外，由于该类支架作为端头支架使用为试验阶段，仍需柱梁支护相配合，技术与安全上不够成熟。ZTZLDC型巷道支架切实提高了巷道加强支护水平，巷道加强支护技术有了质的飞跃，但该类液压支架有一定的适应性要求。该型支架前移步距小、需要往复升降支撑顶板，对顶板破坏性较大，因此，使用在顶板岩性坚硬、且不易破碎巷道最佳。煤机选择上，工作面地质构造简单、没有落差较大断层应选取小功率煤机，相反，则应采取大功率煤机。运煤设备应根据落煤能力、外围配套设备系统分析选择。从设备配置程度分析，两个单面设备一般应一致，特殊地质条件情况下可适当优化设备选型，设备维修方面，要求两个单面都必须达到设备完好率100%，否则，将大大降低工作面单产水平。3.2 采煤机选型采煤机应根据采面采高、倾角及煤层硬度，选择相应的机型。要求采煤机的最大、最小采高、牵引力、切割能力都要与采面条件相符。较常用的：MG200WB型、MG*70/330-BWD型、MG200/456-WD型。3.3 转载机、运输机选型支架、采煤机选好后，要根据“三机”配套要求选择运输能力大于采面最大生产能力的机型。以我公司12217对拉工作面为例，采面概况：走向长920m，倾斜长360m，煤层平均厚度1.43m,倾角4-8，煤体坚固性系数0.801.29。基本支架ZY2400-09/20两柱支撑掩护式薄煤层液压支架，支护强度0.410.46Mpa，对底板比压平均1.05MPa；端头支架型号：ZYT2800-14/24，端头、断尾各两架，共八架，支护强度：0.58MPa，对底板比压(平均值)：1.44MPa；中间巷超前支护支架型号ZTZLDC，共两组四架，平均支护强度：0.56 MPa，底板比压(平均值)：0.69MPa；采煤机选用MG200/456-WD型，采高1.12.1 m，生产能力800T/h；刮板输送机SGZ-730/400 (双中链) ，运输能力700T/h，桥式转载机SZZ-764/160，运输能力900T/h。4、三巷支护综采工作面三巷支护状况对机头、机尾的生产影响很大，如果支护合理可以大大缩短过机头、机尾的时间。以12217综采对拉工作面为例，在实际生产中采煤机两端入刀时间之和约占总割煤时间的一半，如果机头、机尾支护质量差则要占更大的比例。因此三巷支护对能否实现高产高效意义重大。为便于工作面端头的顶板管理，上下工作面采煤机使用交叉割端头、端尾的方式，节约两工作面端头的维护时间，加大工时利用。抓好工作面的顶板管理和工程质量等安全工作，对工作面端头支护区、老塘放顶区、超前维护区、割煤后的煤壁区重点的薄弱区域加强防控，做好层位开采工作，根据落差及时确定工作面的超前量，严格控制好工作面面溜的上窜下滑，遇地质条件变化，及时制定专项措施，确保安全生产和工程质量对高产高效的实现起关键性作用。5、对拉面错距及中间巷、端头支护对拉工作面错距确定参考因素有端头矿压大小、支护设备形式及支护强度、运输设备规格尺寸及卸载状况、安全间距等。端头顶板集中压力小、岩性坚硬、随采下沉量小、垮落较差的，可适当增加错距，反之，应当缩小两个面错距；支护强度小，错距应当缩小，反之，可适当增大，另外，不同的支护设备形式决定了错距大小情况；运输机头错距小，卸载点的煤炭集中不能及时被运走，易出现输送机拉回煤现象；安全出口规定也要求两个工作面有一定错距。两个工作面相对超前的确定，由工作面标高、端头压力分布特点而定，一般情况下面超前上面，当上面机头犄角顶板破碎或端头压力较大时，可调整上面超前下面。对拉工作面中间巷及端头顶板压力相对较大，因此，应加强支护强度，控制顶板下沉量。当顶板岩层完整不破碎、下沉量相对小时，可采用液压支架支护，反之，则应当选取抬棚、柱梁等支棚、撤面灵活的支护方式。两个工作面端头附近液压支架降架前，必须对端头位置进行强化支护，确保顶板下沉量控制在最低限度。6、过断层等地质构造薄煤层综采对拉工作面第一需要解决的问题是两个工作面的均衡推进，如果因为其中一个工作面地质条件或设备完好率低，就会使整个工作面不能正常推进，安全高效优势不能发挥出来，甚至出现生产被动局面。因此，一方面要优化工作面设计，另一方面要认真落实好过断层等地质构造的安全技术组织措施，确保正规循环作业，保证工作面以正常速度推进。现以我公司薄煤层对拉面过断层为例进行论述说明。（一）层位选择。薄煤层开采层位调整余地少，在层位优化方面，一般地以破软岩层为主、先爆破、再切割少采硬岩方法为辅，当顶板境况较差时，以顶板管理需要为准选择层位。工作面倾向、走向角度必须满足设备合理布局的要求。（二）采高控制。以确保煤机正常通过、爆破钻眼、煤质管理综合需要确定合理采高。（三）顶板管理。首先应选择稳定岩层当作直接顶板；其次断层带应及时移架护顶，缩小控顶距；三是要采取防止片帮漏顶、支架歪斜措施；四是抓好矿压活动规律分析，根据矿压特点主动管理顶板。（四）断层延伸。技术人员应根据断层走向超前抓好上述几项技术管理工作，特别是断层从一个工作面延伸至另一个工作面，必要时应提前改造中间巷道层位，以确保两个工作面合理衔接。（五）安全管理。过断层期间顶板、爆破隐患较大，管理人员必须抓好生产工艺流程中的安全细节，采取好一切安全措施。7、回采工艺与劳动组织两个工作面就单面来讲，落煤、装煤、运煤、支护及采空区管理、进刀方式等工序与普通综采工作面相同，但对拉面有其独自特点。对拉工作面两个工作面应当同时组织生产，以确保单产水平和工作面均衡推进。每班由两个班组同时组织生产，一般以固定工作面为好，以便操作人员更加熟悉工作面地质情况及设备状况。生产期间，两个工作面尽量避开同时切割机头，防止顶板管理、辅助工作相互影响。推采角度确定难度较大，一般根据该工作面推进一定距离设备上窜下滑情况，摸索规律，以及常规推采角度确定依据而定。当工作面出现地质构造等特殊情况时，应以整体工作面推采角度为准，不能因为单个工作面的推采角度而破坏整体调采工艺，遇到此类情况时，可使用增加溜槽短节方法实现运输机搭茬合理。工作面运输机以与转载机合理搭茬为准，一般情况下，两个工作面机头“宁短毋长”，否则，容易出现两个工作面端头过渡支架与端头支架拥挤问题，造成生产被动。劳动组织为“四.六”制作业，三班采煤一班检修，六小时工作制。全队人员配备为253人。当工作面遇大断层或顶板破碎条件差时，可适当从另一工作面增加用工数量。合理的回采工艺和精于高效的劳动组织可以充分发挥综采优势避免人员浪费。8、加强现场管理，促进综采面正常生产薄煤层工作面的开采，由于煤层厚度先天不足，要想实现高产高效就必须有足够的推进度，因此加强现场管理促进采面正常生产对此类工作面显得非常重要。加强现场管理，最大限度地降低机电设备的事故率，对实现高产高效开采起着非常关键的作用，在机电设备管理方面： (1)、明确职责，分级管理，工作面各工种各岗位职责和范围划定，以“岗随设备动，人随岗位移”为特点，根据生产现状、地质条件、月生产计划，做到超前定位，按照“设备就近管理，问题就近处理，落实就近监督”的原则，实现人、机、环境的同步管理，从而提高设备的可靠程度。 (2)、推行超前管理，强化超前思维，是矿井实现高产高效的必要