复杂地质条件下综采技术应用启示

文/周向志 刘爱军

“煤矿的根本出路在于机械化”，这早已成为煤炭行业的共识。但是，南方煤矿井下地质条件普遍复杂，对应用综采技术要求更高。近年来，为确保综采技术的推广应用，湖南黑金时代股份有限公司周源山煤矿重点从以下几个方面着手。

一、详细做好综采技术推广应用的可行性研究

周源山煤矿组织相关人员对全国综采设备和技术发展现状进行了全面调研，对相关设备的性能和适应条件进行了认真分析。对国内综采使用现状进行调研，特别是对与周源山矿同等条件下综采的使用情况进行重点考察。认为国内同等条件综采技术使用广泛，技术成熟，设备全部国产化，没有技术障碍，实施综采后，矿井产能可得到稳步提升，矿井实现合理集中生产、减头减面减人提效，有利于本质安全型、高产高效现代化矿井建设，有利于经济效益的提升，完全适应推广。

二、科学设计，量身订做支架，“三机”配套

1.液压支架的选型

根据煤层赋存条件，支架高度1.2～2.8m最为适宜。考虑支架的力学特性及工作面周期来压现象，同时，考虑一定的安全系数，确定选择工作阻力为3200KN的标准支架。根据多种型号的性能比较，宜选用目前正通用的两柱掩护式液压支架，其主要特点是：支架易于操作，对煤层变化适应性强，可以实现大调高比，支架结构件千斤顶少，操作简单，性能稳定可靠。

2.采煤机的选型

采煤机的工作范围应当与煤层厚度和支架的最低、最高高度相适应。采煤机最低采高应该在当工作面煤层高度最低处能进行采煤，最低采高不宜大于煤层的最小厚度，否则必须割顶。同时，支架的最低工作高度还必须满足：h1≥a+(0.3-0.4)，则采煤机的机面高度应满足：a≤h1-0.3=1.4-0.3=1.1m。 综上两个条件分析:采煤机的最低采高应≤1.4m；

采煤机的最大采高应能满足工作面所需最大采煤高度的需要，因周源山矿工作面最大采高为2.5m，故采煤机最大采高应为≥2.5m。通过以上计算和分析确定：采煤机的最低采高h2≤1.4m.采煤机的机面高度a≤1.1m，采煤机的最高采高h3≥2.5m。

采煤机的生产能力应大于工作面设计生产能力，其实际生产能力可通过调节行走速度来达到。

3.工作面刮板运输机的选型设计

按照刮板运输机运输量与采煤机生产能力配套条件，刮板运输机的运输量应当≥采煤机的最大设计生产能力。输送长度以工作面实际长度而定，但适应倾角宜≤30°， 电压等级宜选 660／1140v，选取性能较优的中双链结构和机头机尾两点驱动方式。要根据 “三机”配套的原则，选取稳定性好，产能能得到充分释放的刮板运输机型号。

按照以上原则进行支架选型和优化“三机”配套，并综合考虑支架的稳定性（防倒、防滑），同时，既满足支护强度要求，又尽量减轻支架的净重原则，确定支架相关参数、配套好“三机”，为成功应用综采打下可靠的技术基础。

三、优化综采工作面设计，加强现场管理

1.优化综采工作面井巷工程设计，搞好系统的配套改造

综采工作面井巷工程设计要综合矿井地质赋存条件要求，进行优化采区设计和井巷工程布置。要根据矿井核定产能要求及综采效能发挥必要条件进行运输、通风等系统改造，要使系统尽量简单,运输设备系统改造优选胶带输送机，减少设备台数和环节，胶带输送机的能力要大于或等于工作面刮板机的能力。

2.加强综采工作面设备安装、使用、拆退的组织领导

（1）设备安装的组织。首先，要成立安装现场跟班领导小组和分专业组织安装队伍。制定切实可行的跟班制度，做到分工明确，责任到人，指挥到现场；其次，要根据现场实际情况编制综采设备安装、施工组织设计和安全技术措施，并对所有施工作业人员进行专门培训，以实现安全、快速、优质安装。由于支架运输受到一定限制，因此必须将支架在地面解体分成底座和顶梁两大件后，才能运送到井下进行安装。采煤机从地面解体装车运送到井下后，组织安装。

（2）综采设备的使用。必须按照安全技术措施和操作规程使用，并设定专人加强设备的日常维护。

（3）支架撤退。成立综采工作面拆架领导小组。负责拆退工作的协调指挥，同时，确立三个主要项目小组：一是技术组，负责编制安全技术措施，并对施工作业人员进行安全技术措施和操作规程培训；制定施工统筹计划，收集整理相关技术资料进行总结。二是拆架施工组，负责组织施工人员，拆架施工现场支护，井下装车。三是运输组，负责车辆配送，支架运输升井，组装入库。严格按照安全技术要求和程序进行拆退。

3.制定综采工作面过断层等地质构造的处理方案

（1）分段开采。断层在机尾段，落差达到煤层2／3的走向断层，机尾煤层向上断离且断层岩性坚硬，走向较长，则以断层面为界，将工作面分为两段，一段普采，一段综采；若断层在工作面中部或机尾煤层向下断离，需沿断层走向补掘巷道（一般只补压上运道）开采。

（2）跳压开采。遇落差大于煤层厚度的倾向断层且断层岩性坚硬，采取在断层的外侧补掘边眼跳压开采。如在工作面布置期间，发现大倾向断层，则要根据工作面内外段走向长度，确定综采工作面的采段。

（3）硬推开采。断层落差﹤采高1／2的走向断层斜交断层时，则导致调整工作面山势，强行推过断层开采。

（4）超前处理开采。即提前安排补掘工程，人为剔除断层带,为综采连续推进创造条件。

4.进一步制定和完善综采的专门定额

组织劳动工资定额人员经常深入综采现场，详细了解收集综采各环节、各岗位、全过程的实际情况，深刻分析和科学测算每个岗位，每个环节的劳动组织和工效定额指标。

根据现场了解和掌握的第一手资料，科学合理制定综采专门的定额，并随着现场条件的不断变化而不断完善综采定额,做到科学管理,既能调动员工生产积极性,又能指导生产组织。

四、综采技术应用效果评价

综采投资后，全矿由过去的五个采煤工作面减少至一个综合采面主采，两个高档普通机采面配采，效能大幅提高，矿井真正实现本质安全、集中生产、高产高效。虽然综采工作面的投产比普采多投入1397万元，但在生产过程中仅因提高产量和降低成本两项就可以实现增收2894.6万元/年。