大采高、大采深、“三下”条件下条带式开采

文/陈家忠 管清向

古城煤矿在井田采动影响范围内的地表建（构）筑物的种类多、数量大、分布范围广。主采3#煤层，底板等高线为-505～-1000m， 采深为 555～1050m， 倾角10°～25°，主采煤层位于山西组的下部，平均厚度8.6m，层位稳定。构造中等发育，受兖州向斜构造影响，局部倾斜断层较为发育，落差为0～70m不均，两断层间次生构造发育，对工作面布置影响较大，-850水平21采区断层65条，其中落差超过50m的断层5条。3#煤层平均抗压强度29.7MPa，其直接顶为砂质泥岩，老顶为中粒砂岩，底板为5～7m的细砂岩。煤层具有自然发火性，发火期为3～6个月，实际揭露最短发火期为48天。

一、条带开采试验

古城煤矿从1998年开始进行条带式试开采，伪倾斜布置，但由于巷道准备工作量大，采掘接续比较紧张；材料消耗量大，吨煤成本高；增加了工作面的搬家次数，导致生产效率低等多种问题的存在，决定采用多种方案进行开采实践。

-600水平以上采用伪倾斜布置，先炮采顶分层，后悬移支架炮采底分层，放中间层煤，采50m，留80m条带式开采；-700～-600水平采用悬移支架机采一次采放全高、采50m，留80m条带式开采。

采用条带开采一次放顶煤采全高，缓解了工作面接续紧张，节约了大量支护费用和回采工作面装备费用，提高了生产效率，降低了吨煤成本，且有利于采空区的防灭火工作。根据地面变形实测资料对这两种方案进行优化，确定下一步矿井的整体开采方案。

经过地面岩移观测，第一种方案地表最大下沉量为159mm，第二种方案地表最大下沉量为230mm。两种开采方案对地面建（构）筑物的影响均未达到预计破坏程度。因此，条带开采一次采全高不会影响地表建筑物的正常使用，而且开采成本低，能够实现工作面的高产，有利于矿井达产和工作面接续。

进入-850水平21采区后，50m面长的采宽限制了工作面的集中生产，综采支架上不去，工作面无法实现高产高效，生产能力低，地压作用明显，轻型支架的工作阻力无法满足要求。论证后决定-850水平以下工作面采用倾斜长壁布置，采宽85～120m，留宽110m，采用综采支架放顶煤，采高2.2m，放煤高度6.3m，采放比1∶2.86。在21采区首采面2105工作面采宽为110m，深部标高-980m，装备了配套的综采设备。

二、采煤方法的灵活选用

根据矿井实际地质条件，断层较为发育，特别是倾斜方向上的小断层，为避免因断层发育而造成回采工艺困难，减少煤炭资源损失，决定采用走向长壁采煤法与倾斜长壁采煤法两种采煤方法。12采区无大的断层发育，仅有落差小于5m倾斜方向上的断层，较适宜采用走向长壁采煤法。11采区-560水平以上倾斜方向上存有较多落差大于10m的断层，断层之间较宜采用倾斜长壁采煤法，有效地避免了断层对工作面的影响，11采区-560水平以下，断层落差变小平均为5m，不会对工作面的回采有大的影响，因此较适合采用走向长壁采煤法。21采区倾斜落差达到20m以上，工作面走向回采较困难，较宜采用倾斜长壁采煤法。

三、调整生产布局，改进回采工艺

矿井投产时，三个回采面同时进行生产，十一个掘进队进行开拓准备，年生产能力80万吨，生产接续紧张，工作面布置分散，三个工作面三个采区，南北翼皮带系统同时运行，系统环节多，回采工艺落后，悬移支架炮采放顶煤、轻型支架机采放顶煤难以实现矿井的高产高效。进入21采区后，根据“创建百万吨采煤队，创建5000m快速综掘队，建成高产高效现代化矿井”的目标，2105工作面已装备了综采设备，采用综采支架放顶煤一次采全高，日产量4000吨，实现了矿井的高产高效。实践证明，综采放顶煤是一种新型的高产高效技术，它具有投入少，产出多，工艺简单，生产集中，出煤量大等优点。

四、改造矿井生产运输系统，合理利用主副井提升

针对主井提升和工作面生产的不均衡性，古城煤矿对主井煤仓进行了改造，由单仓改建成双仓，储煤能力提高了1倍，有效地缓解了主井提升和工作面生产不均衡在时间上的不统一性，即使在主井不提升的情况下也能够保证工作面一个小班的正常生产，保证了矿井的高产高效。

五、加强现场管理，提高回采率

回采率高低是评价放顶煤开采成功与否的重要指标，直接关系着矿井能否实现高产高效。影响综放工作面回采率的主要有自然地质条件、工艺要求和人为操作三个方面因素。古城煤矿三煤综采时顶煤的冒放性等级为Ⅱ类，只要选择合理的低位放煤支架和放煤口尺寸，顶煤放出率可达到80%左右。结合古城煤矿实际情况，采取以下针对措施：

1.因初采时老顶、直接顶对工作面顶煤没有压力，顶煤靠自重难以自行下落，同时由于采留比较大，两端头的顶煤较难垮落，为了提高回采率，加速顶煤的垮落，采用放松动炮的方法对顶煤进行松动。

2.为了较准确地计算回采过程中的动用储量，地测人员在工作面回采前，在两顺槽预先用煤厚探测仪对煤厚进行探测，形成煤厚统计曲线，对工区下达考核指标。皮带运输采用核子秤计量，每月统计一次回采率，对达不到回采率指标要求的工区倒扣产量。

3.加强现场管理工作，地测人员、生产管理人员和跟班安监员对工作面的回采率情况班班监督管理，要求各放煤口必须见矸，储量管理人员每旬对工作面验收一次。同时，对放煤口的放煤状况进行动态检查，防止不放或少放顶煤，并实行责任连带。

4.充分发挥经济杠杆的作用，调动职工的积极性，回收率与吨煤工资挂钩，并制订奖励政策，从而保证了顶煤回收率，促进了稳产高产。

5.优化放顶煤工艺。采用双轮顺序间隔放煤方式，放煤由专职放煤工负责，全工作面只允许两人同时放煤。

6.全面开展QC质量管理活动，在基层单位成立以行政、技术干部、工人三部分组成的QC质量管理小组，通过建立组织管理体系、目标保证体系，开展劳动竞赛，提高吨煤工效和工作面回采率，降低吨煤成本。

六、结论

实践证明，大采高、大采深、“三下”等特殊地质条件下，通过采煤方法的合理运用、生产系统的改造、生产布局的调整、生产工艺的改进、现场生产管理的提高等，单产单进水平提高，生产成本降低，经济效益大幅度提高；质量、安全状况明显改善；自然发火状况得到控制。