靖远矿区采煤方法改革回顾.pdf

第 8卷 第 2期 总 第 5 5期 2 0 0 3年 6月 煤 矿 开 采 Co a l M i n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 8 N o ． 2 S e r i e s N o ． 5 5 J u n e 2 0 0 3 靖 远矿 区采煤方 法改革 回顾 令 想 定 靖远 煤业 有 限责 任公 司 ，甘肃 白银 7 3 0 9 1 3 [ 摘 要] 回顾 了靖远矿 区2 0年来综放开采技术在双突矿井、高瓦斯矿井、大放高坚硬煤层 中 的突破和创新 ，以及对该项技术的扩展和延伸 ，完成 了解决大倾角走 向长壁综放开采技术的论证。 【 关键词] 采煤方法改革 ；综放开采；技术研 究 [ 中图分类号 ]T D8 2 [ 文献标识码]B [ 文章编号 ]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 3 0 2 4 0 0 9 - 0 2 Re v i e w o f t h e r e f o r ma t i o n o f mi n i ng me t h o d s i n J i n g y u a n a r e a 1矿 区概 况 靖 远煤 业有 限责 任公 司位 于甘肃省 白银 市靖远 县平 川区境 内 ，分布有 大宝 、红会 、王家 山 3个独 立 的 自 然 煤 田， 东 西 长 约5 0 k m， 总 面 积 约 1 5 0 0k m 。 靖远矿 区经 历 2 O年 生产 建设 期 ，1 O年 改造 提 升期 ，先后建 成 宝积 山矿 、大 水头 矿 、红会 一 矿 、 红会三矿 、红会 四矿 、王 家山矿及 魏家地矿 7个 矿 井 1 3对井 口 ，形成设计 生产 能力 6 6 6万 t ／ a 。 3个 自然煤 田的总地质储量 为 1 1 3 2 Mt ，煤 质优 良。煤 系地层 为 中生 代侏 罗 统 窑街 组 ，含 煤 15 层 ，煤层 赋存稳定 ，结 构简单 ；不 同煤 田煤 层倾角 差 异较大 ，大 宝煤 田深 部 及 红会 煤 田为缓 倾 斜 煤 层 ，大宝浅部 和王 家 山煤 田为倾 斜 、急倾 斜煤 层 。 煤 层厚度大宝煤 田平均 为 1 0 ． 4 m，红会煤 田主采 一 层 煤 平 均 为 1 5 ． 5 m，王 家 山 煤 田 二 层 煤 平 均 为 1 4 ． 9 7 m，四层煤 平均 为 1 5 ． 6 3 m，全 矿 区 特厚 煤 层 占 9 0 ％ 以上 。 2采煤 方法改革 的背景 靖 远矿区是 以斜 井群为 主配合大 型竖 井的生产 格局 ，原设 计 的“ 小 、散 、密 、低 ” 型 矿 井 ，受 外部 环境及落后 的采煤 方 法制 约 ，生产 环 节复 杂 、 效率 低 、成本 高 、效益差 ，矿 井生产经 营 已不适合 日益激烈 的市 场竞争 。公 司领导充分 地意识 到这一 问题 ，由此确立 新的发展方 略 ，紧跟 煤炭生产 的先 进 技术 ，改 变 传 统 工艺 ，不 断加 大 技 改 范 围和 力 度 。 首先在王 家山矿急倾斜 特厚易燃煤层 条件下研 究 放顶煤开采 工艺 ，取得 成功 ，继 而大宝煤 田所在 的双突矿井 魏家地矿 试验综放 开采技术也 获得 了成功 ，并 迅速将这一 技术推 广运 用到邻 近的改扩 建矿井 大水头矿 的优化设计 中，为开采 及安全 条件相对较 差 的两个矿 井 ，实 现 了一井一 面 、集 中 生产 ，建成高产 高效矿井创造 了必备 的条 件 。在两 个矿 井综放开采 成功 的经验基 础上 ，又组 织 了红会 一 矿坚硬特厚 煤层大放高综 采放顶煤技 术攻关 ，取 得 圆满成功 ，大幅度提 高工作面产 效 ，取得可 观的 经济效益 。由此 ，公 司 紧紧 围绕 高效 开采 的 原则 ， 因井制宜 ，完善多层 次放顶煤技术 ，配套改造 相应 的矿井开拓 部署 ，简 化生产系统 ，按一井一 面和一 井两 面模 式 集 约 化 生 产 ，2 0 0 02 0 0 1年 相继 在 宝 积 山煤 矿 、红会 四矿成功地完 成 了炮采 网格式支架 放顶煤 和机采 网格式支架放顶 煤试验 ，把老矿 井改 造 为不 同层 次 和 不 同类 型 的高 产 高 效 矿 井 。2 0 01 年将 王家 山煤矿 大倾角特厚 煤层综 放开 采技术立 项 进 行可行性论 证 ，有关 开采 的技术 难点问题得 到解 决 ，2 0 0 2年 8月 正 式 进 人试 验 阶段 ，至 此 ，靖 远 矿 区综采 放顶煤技术 又有 了新 的突破 。 3急倾 斜特厚 煤层轻型综 放开采技术 应用 1 9 8 7年 在王家 山煤矿 三号 井 3 4 0 3工作 面急倾 斜特厚 煤层进行 了滑移支架 水平分层放 顶煤采煤 方 法试 验 。该采煤 方 法 与原斜 切 分层 采 煤方 法相 比 ， 具有 经济 、高产 、高效 、安全可靠 等优点 ，适 合多 变化的煤层 开采 。 1 9 9 0年针对 王家 山煤 矿 急倾 斜 地 质 条 件 ，进 [ 收稿 日期 】2 0 0 2一I O一2 2 [ 作者简介】令想定 1 9 6 4一 。男，甘肃甘谷人 。高级工程师 。1 9 9 3 年毕业于中国矿业大学采矿专业函授大专。 9 维普资讯 总第 5 5期 煤矿 开采 2 o o 3年第 2期 一 步提 出用轻型综放 开采技 术来解决 王家 山矿 的采 煤方 法问题 。经 过 1 9 9 1年 为 期 3个 月 的工 业性 试 验 ，全面完成 了项 目要求的各项 指标 ，回采 率达到 8 1 ． 4 9 ％ ．回采工 效为 1 3 ． 0 4 t ／ ／ 工 。该 采煤方 法突 出 的特点 设计 简单 ，井 巷工 程 少 ；三机 配套 合 理 ； 液压支架重量 轻 ，操作灵 活 ；初期投 入费用低 ，产 出效益 回收快而高 。它的成功 ，开辟 了矿 区高 产高 效矿井建设 和采煤方 法改革思路 ，为其它矿井 实现 放顶煤 技术积 累了丰富的经验 。 4缓倾斜复杂 条件下综放 开采技术 魏家地煤矿 是靖远矿 区唯一的一对竖 井开采 的 大型矿井 。 由于该 矿 煤 层 具 有煤 与 瓦 斯 突 出 危 险 性 ，煤 层 松 软 易燃 ，采 煤 方 法 一 直 未 得 到 解 决 。 “ 八 五” 期 间为 了解决 魏 家地 矿 的采 煤 方法 问题 ， 将 “ 缓倾 斜具有 煤 与 瓦 斯 突 出危 险 的易 燃 特 厚 煤 层综采 放 顶煤 技 术 ” 列 为 重 点 攻关 项 目。该 项 目 结 合魏家地矿井条 件 ，在瓦斯 防治方面 以预抽 和排 放煤 层瓦斯为重点 ，使工作面 在开采前煤层 瓦斯抽 排率 达 到 4 8 ． 8 8 ％ ，残余 瓦 斯 压 力 降 到 0 ． 1 5 MP a ， 排 出 了突 出危 险 ，并在生产 过程 中，首次 成功地应 用 了 “ 二进 二 回” 的顶 、底 板 通 风 系统 ，在 瓦斯 防治 中取 得 了显著效果 。在放顶煤 工作面巷道火 灾 防治方 面 ，采 取 了以充填 高 冒区为 主 ，喷涂巷道周 边 为辅 的综合 技术 ，成功 地防治 了巷道架顶与周 边 煤炭 自然发火 ；采取 以注氮为 主 ，随采随灌浆 为辅 的综合技 术 ，有效 防治 了采空 区煤炭 自燃 ，取 得 了 丰富的火灾防治经验 ；采取 的以煤 层注水 为主 ，喷 雾 降尘为 辅 的综 合 防 尘技 术 ，使 粉 尘 始 终 控 制 在 9 7 mm 以下 ，为 安 全 生 产 创 造 了 良好 的 工 作 环 境 ；在 回采 工艺 上 坚 持 “ 从 下 向上 割 煤 ，从 下 向 上移架 ，从下 向上推 溜 ，从 下 向上 放煤 ” 的原则 ， 结合单轮 顺 序放 煤 的作 业 方 式 ，取 得 了 良好 的效 果 ；选用整体 顶梁 ，内伸缩梁 全封 闭式低 位放顶煤 液压支架 和设 备配套技 术 ，能够最 大限度地适应 工 作条件 ，有利于提高 开机率 和正规循 环 ，将工作 面 伪斜布 置 ，解 决 了倾 角在 2 0 。 条件 下支架 设备 的上 窜下 滑问题 。试验期 间平均月产 6 3 6 3 1 t 最高 7万 多 吨 ，直接 工效 3 2 ． 6 3 ffI ，直 接 成本 1 1 ． 0 7元／ t ，平均 回采率 8 4 ． 7 ％ ，无 重伤 以上安 全事故 。 该 成果在 国内外 首次从整体 上成功地解决 了缓 倾 斜具有煤 与瓦斯 突 出危 险的易燃特厚软煤 层的综 放开采 问题 ，确定 了魏 家地矿高产 、高效 、安全低 】 0 耗 的采煤方法 。 5 高 瓦斯易燃煤层 综放开采技 术的实现 大水 头 煤 矿 是 靖 远 矿 区 的高 瓦斯 矿 井 ，1 9 8 8 年开 始改扩建 ，生 产 能力 为 1 0 5万 ffa 。该 矿 和魏 家地 矿同属大 宝煤 田 ，矿井 地质 、煤层 赋存有 其相 同的特点 。在 魏家地煤矿综 放开采成功 经验 的基础 上 ，大水头煤 矿的改扩建 ，通过通风方 式和原煤 巷 布置方式 的优化 ，最大 限度地稀 释瓦斯浓度 ，使高 瓦斯易燃煤 层综放开采技 术更趋 合理 ，达 到一井一 面集 中生产 的格局 。 目前大水 头矿 的生产 管理技术 具有较 高的科技含 量 ，是公 司的盈利大 户。 6坚硬煤层 大放高综放 开采技术 的攻克 坚硬煤层 大放高综采放顶 煤技术研 究 以大放高 坚 硬顶煤预先综 合弱化技 术为重点 ，综 合运用 放顶 煤 开采理论 、矿 山压力理论 、现 代爆破 理论 和煤 层 注 水原理 ，通过现场试验 ，取得 了预期效果 ，攻克 了大放高坚 硬顶煤不 能 自行破碎 到放煤所需块 度 的 关 键技术难题 。在煤层 厚度达 1 6 m、煤 体硬度 系数 ．厂 2 ． 5～ 4 ． 0、抗拉 强 度 1 ． 3～1 ． 5 2 MP a 、煤 层 节理 裂隙不 发育的坚 硬特 厚煤层 的困难条件下 ，试验成 功 了综 放开采一 次采全厚技 术 ，并在 主要 设备 配套 技术研 究与选 型方 面取得 了很好的成果 ，支架设计 科学合 理 、技 术含量高 、设备 性能 先进 ，能很好 地 适应 坚硬特厚煤 层放顶煤 一次采全厚 的生产条 件。 在 1 5 0 1综 放面 的工 业 性试 验 中，工作 面 回采 率 达到 8 4 ． 5 ％ ，生产能 力达 到 1 0 o万 ffa ，直接 工 效 5 4 ． 4 8 t ／ ， 工 ，工作 面 生产成 本 与分 层 综 采 相 比降 低 了 3 4 ． 4 5元／ t ，降幅为 6 5 ． 4 ％ ，年增 加效益 可达 5 4 0 6 ． 7 3万 元 。 7王家 山煤矿 大倾角走 向长壁综放 开采技术论证 王 家 山煤 田是靖 远矿 区独 立 自然煤 田 ，煤层倾 角 4 0 。，煤 层厚度 约 2 0 m。建井 时期 形成 了多 井 口井群格 局 ，开 拓方式均为 片盘斜井 。生产过程 中 实施 了倾 斜分层 金属 网假顶下 行垮落采煤 法 和水 平 分段 短壁 综 合机 械 化 放 顶 煤 采 煤 法 。采 用 分 层 开 采 ，分层数最 多 达 1 O层 ，造 成掘 进率 高 ，工 作 面 单产 低 ，多面分 散 布置 ，设 备 数 量多 ，管 理 复杂 ， 成 本高 ，效率 差 。 因此 ，对 采煤 方 法进 行 了改革 ， 采 用走 向长壁一 次采全厚综 合机械化放顶 煤采煤方 下转 2 9页 维普资讯 关 占胜特殊条件下综采工作面巷道布置及开采实践 2 0 0 3年 第2期 与铺助切 巷平行 ，但其 间距要合理 ，断面要适 中以 减少开掘辅 助运输巷 时 ，顶板应力重 新分布产生 集 中应力对 辅 助 切 眼 的 影 响 ；一 种 是 与 辅 助 切 眼 成 3 0 。 或 4 5 。 开 掘 辅 助运 输 巷 ，此种 布 置 方 式 在 开 掘 过程 中集 中应力对辅 助切眼 的影 响较小 ，更适合用 掘进机组 进行 掘进 。 辅 助运 输 巷布 置 在辅 助 切 眼 的里 侧 - 沿 工 作 面推进 方 向 ，工作 面采 过 后 ，辅 助运 输 巷成 为盲 巷需做 密 闭工 程 ；布置在外 侧 ，虽然在通 风上不产 生盲 巷 ，但工 作面要过一条 空巷 ， 对顶板 管理十分 不利 。因而 ，辅助运输应 布置在切眼 的里侧 。 3辅 助切 眼设备 的安装 辅助 切眼断面 的选择 ，要 以支架 升到切 眼高度 时支架 对 角 线 长 度 确定 切 眼 宽 度 。 以 Z z 5 5 0 o - 3 5 ／ 2 2支架为例 ，支架升到 3 m 时长度为 5 ． 1 7 m，支 架 对角线长度 L ／ 5 ． 1 7 1 ． 4 2 5 ． 3 6 m，则切眼宽 度 5 ． 5 m 即可满足稳 支架 的要求 。这样 ，既有利 于 辅助切 眼的顶板 管理 ，又可在保证 安装设备需 要的 前提 下 ，缩小辅助切 眼的宽度 0 2 辅 助 切 眼安 装 支 架 时 ，先 临 时安 装 1台 乳化 液泵站 ，使 支架拉 到需 要 的位 置时 ，先接 通支 架 管路 ，将 支架 升起 ，但 不接 顶 ，待 支架 摆 正 后 ， 再将 支架接顶 升紧 ，达 到初撑力 。 3 辅 助切 眼 的支架 安 装 以主 切 眼 安装 支 架 时支架距 巷道 中心线 的距离为准 ，确定辅 助切眼第 1个支架 的安装位置 ，以满 足工 作 面对 接 时 ，既要 主切眼最 后 1个支架顺 利通过与 辅助切 眼第 1个支 架 的对接 ，又不使两支 架 间隙太 大 ，造 成工作 面对 接后重新摆 支架 的困难 。 4工作面对接 的控制 在 工作面 开采过 程 中 ，只要严格 控制工作 面设 备 的上 、下窜动或在 工作 面 对接前 l O re 进行 调 头 、 调尾工 作 ，即可保证 工作 面的对接成 功 。 5结语 在特殊条 件下 ，根据 实际情况 采取不 同的巷道 布置方式 ，实现增加工作 面储量 ，减少工 作面搬家 次数 ，提 高资源 回收率 ，提高经 济效益 的 目的。 [ 责任 簟辑 邹正 立 ] 上接 l 0页 法 ，彻底克服分 层综 采存在 的问题 ，做 到高度集 中 生 产 ，实现一井 一面。 ． 针对大倾 角特厚煤层综 放开采存在 的问题 ，对 王家山矿特厚煤 层 大倾 角综 放 开采 的技 术 可行性 、 经 济可行 性 及安 全 性 的论 证 分 析 ，得 出 了 如下 结 论 一是王家 山煤层有 良好 的 冒放性 ，适 合于综放 开采 ；二是 目前 我 国对 大 倾 角 特 厚 煤 层 的综 放 开 采 ，已有成熟 的经验 ，只要 增加支架 防倒 、防滑设 施 和改变 开采 工艺 ，完全 可以改善大倾 角工作面设 备下滑 ，回采 率达到缓倾斜 工作 面的水 平 ；三是 现 有生产条件 略加改造 ，工作 面产量可提 高到 1 0 o万 t ／ a ；四是 和分 层炮采相 比吨煤 成本 降 1 8元 ，年 利 润可达 2 0 0 0多 万元 ；五是 安全 状 况 得 到改 善 ，生 产系统简化 ，实现一井一 面和二井一 面 。 该项 目已进入工业性 试验 ，标 志着靖远矿 区采 煤 方法改革 又迈 出可喜 的一步 ，跨上 新的 台阶。 8 存在 的 问题及前 景展望 靖远矿 区 的采煤方法 改革 ，是按 照建设 高产高 效矿 井的方 向进行 的 ，成功地攻 克了双突矿 井综 放 开采 技术 、易燃 高瓦斯矿井综 放开采技术 、坚硬煤 层大放高综 放开采技术 等众多难 题 ， 目前提 出的大 倾 角特厚煤 层走 向长壁 综采放 顶煤课题 非常注重新 技术 的研究 、开发 和应 用 。但 由于地域 、周边环境 和设计井 型等 因素 的影 响 ，存 在 以下方 面 的问题 1 受 设计 井 型 和 系 统 环 节 影 响 ，工 作 面单 产 、工效 目前还较低 ，有待提 高 。 2 矿井生产 环节制约 着综放效益 的增长 。 3 地质勘 探 技 术 的滞 后 ，难 以保 障 综 放 工 作 面开采的可靠性 。 4 小窑 的破 坏 ，给 综 放 工 作 面 的布 置 带 来 了相 当大的难度 。 5销 售 的不 畅 ，影 响 工作 面推 进 速 度 ，给 工作 面防灭火及 瓦斯管理 增加 了困难 。 回顾综放 开采技 术 实 施 2 0年来 ，矿 区采 煤 方 法 先后 取得 了一系列技术 上 的突破 和创新 ，特别是 将综放 开采技术 拓宽到矿 区 3个 自然煤 田 ，形成 了 不 同层 次 、不 同类型 的综 放开采技 术 。 目前矿 区制 定 了宏 伟 的科技 创新十 五规划 ，提 出 5对 高产高效 矿井 建设奋斗 目标 ，借 助 西部 大 开 发 的大好 势 头 ． 创 一流企业 ，将矿区 的科 技水平 推 向更 高层次 。 ． [ 责任 簟辑 刘■ ] 维普资讯