镇城底矿煤炭生产中存在问题的技术分析

边俊奇

镇城底矿煤炭生产中存在问题的技术分析

边俊奇

(西山煤电股份公司镇城底矿，山西 古交 030203)

发挥科学技术在煤炭企业生产中的作用，必须根据施工单位和施工项目的客观条件开发研制新技术、新结构、新工艺、新设备、新材料和新方法。针对镇城底矿复杂的地质条件，为了提高资源回收率，分析了制约生产的技术问题，提出了解决问题的思路和方法。从技术管理入手，强化安全生产的过程管理，在复杂地质条件下，为煤炭生产实现稳产、高产提供技术安全保障。

技术问题;治理;解决;安全生产

西山煤电集团公司镇城底矿在采煤技术上，经历了大采高综采→高档普采→轻型综采→轻型低位放顶煤开采等技术实践。通过对煤炭资源实施精采、细采、巧采，极大地提高了该矿煤炭资源的回收率，也为该矿在复杂地质条件下实现稳产高产探索出了一条新路，但是还存在一些制约生产的技术瓶颈，亟待解决。

1 放顶煤工作面两顺槽布置的顶板支护问题

放顶煤工作面两顺槽在煤层中有3种布置情况：

1)两巷均沿顶板布置，适用于3.5 m以下中厚煤层，工作面正常回采时的剖面情况见图1。正副巷高度：2.5 m;煤层厚度：3.5 m;割煤高度：2.3 m;放煤高度：1.2 m;铺网 3 架：4.5 m;a=tg9.9 ×4.5=0.8 m;b=1.2 ÷tg9.9=6.9 m;S采面=150 ×3.5 － (0.8 ×4.5÷2×2) －1.2×6.9÷2×2=513.1 m2;循环产量=513.1 ×0.6 ×1.35=415.6 t;每推进 1 m 的产量为：692.68 t。其优点是：巷道顶板容易支护和控制，掘进单进高。缺点：工作面前后输送机始终处于弯曲状态，加大了输送机的运转负荷，加速了输送机的磨损，增加了电耗、配件消耗。工作面两端支架与中部支架也不能处于一条直线，给顶板管理带来一定困难。如遇工作面涌水量大，则容易在工作面中部形成积水区。而且端头煤炭损失较大。由于该矿现采2.3#及8#煤层普氏硬度为1.5 ～2.3，相对较软，沿煤层底板掘进托顶煤支护比较困难，因此，该矿从引进放顶煤工艺以来主要采取这种方法布置两顺槽。为了减少端头三角顶、底煤损失，创新使用了支架自移带帽装置。2007年3月，该矿22113综放工作面，在机尾3台支架上分别安设了长×宽×高=3.0 m×1.5 m×0.8 m的钢板框架结构的帽子，该装置与支架顶梁固定在一起，并能与支架前插梁同步前移，提高了支架的控顶高度，有效减少了端头煤量损失。该面总走向450 m，多回收煤炭 14.8×450×1.37=9 124.2 t(14.8为端头三角煤载面积)。

图1 3.5 m以下中厚煤层工作面正常回采时剖面图

2)一条沿底，一条沿顶掘进，该方法适用于3.5 m以上的厚煤层，见图2。这种布置有利于通风，端头煤量损失小，而且在煤层较厚，工作面不被断层分割时，相邻工作面可采用错层位布置，取消工作面间的煤柱，可大大提高采区回采率。缺点：沿底板送道巷道支护困难，容易发生冒顶事故，对于易自燃煤层容易发生CO超标，还有一个端头存在三角顶底煤损失，下端头容易积水。该矿2006年11月在18111副巷下重叠布置18111－1工作面正巷，取消了两工作面间的20 m煤柱，多回收煤炭20×160×5.0×1.35=21 600 t。今后在适宜条件下，应尽量使用错层位布置工作面，以提高回采率。

图2 3.5 m以上厚煤层工作面错层位布置剖面图

3)两条顺槽均沿底布置，该方法适用于3.5 m以上的厚煤层，见图3。这种布置有利于工作面设备布置，端头基本无煤量损失。缺点：掘进施工支护难度大，掘进工序复杂、进度慢、成本高;通风管理难度大，容易引起瓦斯积聚和巷道自然发火;采区回收率低。由于诸多缺点，该矿未采用此种方法布置巷道。

图3 3.5 m以上厚煤层工作面沿底布置剖面图

2 奥灰水是镇城底矿潜在的主要隐患

随着矿井开采水平的延伸，开采深度的不断加大，现有生产及准备采区大部分处在奥灰水水位之下，带压开采储量占矿井总储量的78%。而且构造复杂，构造的导水性只能通过钻探来确定。而钻探工作量大，严重影响巷道的掘进进度。2.3#煤层的突水系数为 0.022 MPa/m，8#煤层的突水系数为0.043 MPa/m。从突水系数看，2.3#及8#煤层未超过规程规定的0.06 MPa/m。矿井现生产采区开采2.3#煤和8#煤是比较安全的，但矿井构造发育，构造导水的可能性不能排除，即在构造(断层、陷落柱)导水情况下，奥灰水可能通过导水构造涌入矿井，造成淹井事故。因此，确定合理的安全隔水厚度满足要求的条件，在带压开采区内如何准确预测构造导水性是矿井防治水工作的主要问题。

该矿地质构造复杂，煤层倾角较小，属缓倾斜煤层，工作面衔接相对紧张，针对这一现状，工作面掘进时，采取预探放逐步减压的方式，即自警戒线开始按照专门的探放水设计及措施进行探放，每20～30 m探放一次(视煤层倾角而定)，在确保工作面水头压力不大于0.05 MPa的前提下，工作面形成时，相邻采空积水的探放工作也随之完成，从而避免了集中探放因水压过大造成安全隐患或水量大而影响工作面衔接。

相邻采区采空积水的水量大，但在水头压力不大于0.1 MPa的情况下可集中探放，采用多孔探放减少放水时间，减小工作面水害威胁程度，以保证安全生产及正常衔接。

上组煤采空积水提前进行探放。下组煤回采工作面坚持配备不小于80 m3/h的排水能力及配套管路等设施，有效防止了水淹工作面事故的发生，确保矿井安全生产。

3 采煤工作面上隅角瓦斯治理

该矿瓦斯绝对涌出量为18.25 m3/min，相对涌出量为3.86 m3/t，无瓦斯突出现象，井田内瓦斯涌出沿走向由北西向南东呈增大趋势，南六采区上组煤瓦斯绝对涌出量12.29 m3/min。该矿绝大多数采煤工作面均采用“U”型通风方式，但经常出现上隅角瓦斯超限，影响制约着正常生产，采取传统的挂风帘方式，不能有效治理这一隐患。该矿利用现有瓦斯抽放系统，在工作面顺槽布置裂隙带钻孔，同时再铺设一条管路对上隅角瓦斯进行埋管抽放，使上隅角瓦斯得到有效治理。

通过采用采空区埋管抽采瓦斯，上隅角瓦斯平均浓度与没抽排前相比，降低了49.4%。采用埋管抽采治理上隅角瓦斯前，煤炭日产量在2 000～3000 t时，就经常发生上隅角瓦斯浓度超限的情况。采用埋管抽采瓦斯瓦斯后，煤炭日产量已达到3 000～4 500 t，上隅角瓦斯浓度也不会出现超限现象，极大地提高了回采效率。与以前的“U+L”通风方式相比，采用采空区埋管抽采瓦斯后的“U”型通风方式不仅解决了上隅角瓦斯超限的问题，而且在巷道布置上减少了一条尾巷，大大的降低了工程投资，并且缩短了工作面准备时间，使得采煤工作面提前投产。

4 总结

通过长期的探索的实践，发挥先进技术的优势作用，对困扰安全生产的问题进行项目研究和技术合作，降低影响生产的困难程度，在提高采煤工作面产量的同时，保障了矿井安全、高效生产。

［1］ 赵景礼.改革巷道布置，提高厚煤层回采率［C］.中国煤炭学会开采专业委员会，2006：29－34.

［2］ 林柏泉.矿井瓦斯抽放理论与技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1996：64－100.

［3］ 杜计平，孟宪锐.采矿学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009：122－138.

［4］ 冯增强.矿井防治水综合技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2007：33－40.

Technical Analysis on Existing Problems in Zhenchengdi Coal Mine Production

Bian Jun－qi

Science and technology play the role in the production of coal enterprises，must according to objective conditions of the construction unit and construction project develop new technology，new structure，new process，new equipment，new materials and new methods.Aim at complex geological conditions in Zhenchengdi coal mine，in order to improve the recovery rate of resources，to meet the production constraints technical issues，proposed that solves the question mentality and method.From the technical management，strengthening the safety production management process，under complicated geological conditions，for coal production stable，high yield provide guarantee of technology and security.

Technology problem;Solution;Safety production

TD82

B

1672－0652(2011)12－0014－03

2011－11－29

边俊奇(1970—)，男，山西忻州人，2009年毕业于山西大同大学，工程师，主要从事煤矿安全管理工作(E －mail)ty5122100@qq.com