实现矿井安全高效的技术对策

肖雪峰

(开滦(集团)有限责任公司，河北唐山 063000)

0 引言

安全高效矿井的基本内涵是“三高四好”，即单产水平高、劳动效率高、资源回收率高，安全状况好、劳动条件好、经济效益好、环境治理好;核心是提高单产水平、减线减面、减人提效［1－3］。开滦集团东欢坨矿通过安全高效矿井建设，大力提高集约化生产水平，实施内涵式增长模式，提高了单产和原煤工效，安全事故大幅度降低，提升了矿井的竞争力。

1 基本概况

东欢坨矿井井田属开平煤田车轴山向斜两翼，倾斜翼走向长13.5km，倾斜宽3.0km，急倾斜翼走向长4 km，倾斜宽0.4 km;井田面积约为42 km2。矿井自开工以来历经停建、缓建、续建反复调整设计过程。矿井采用立井多水平阶段石门开拓方式，采煤方法为走向长壁后退式综合机械化采煤法。矿井水、火、瓦斯、煤尘、顶板等灾害俱全，开采难度大，安全高效矿井建设面临的问题较多。

2 建井初期煤矿生产中存在的主要问题

2.1 工程设计的问题

受传统煤矿生产设计理念影响，所设计的采煤工作面存在工作面倾斜长度、走向长度均较短，巷道支护断面小、强度低等问题，造成作业环境不良，生产能力受限制，给安全生产造成很大影响［4－7］。

采煤工作面倾斜长度普遍较小，平均在百米左右，采煤机割三角煤及调整机头支护的时间较长，严重影响正常割煤效率，且增加了做出口的工作量;采煤工作面走向长度短造成工作面频繁“搬家倒面”，掘进单进及工作面单产、效率低，影响正常生产衔接;巷道支护断面小、强度低，造成回采工程中频繁投入人力、物力进行巷道维护。

2.2 采掘装备的问题

采掘装备水平不高，东欢坨矿2007年以前还在使用EBH－50型掘进机，故障多、效率低;采煤区“三机”配套不完善，采煤机更新较快，但刮板输送机的运输能力与采煤机组不匹配，中厚煤层九煤层使用过ZY3600－11/28型液压支架，薄煤层12－2煤层使用过ZY2800－10/23支架，整体支护强度不足，支护效果差，影响正常生产。

2.3 施工工艺的问题

施工工艺落后也是影响煤矿安全生产的一个重要因素。东欢坨矿在这方面的问题有:掘进综合机械化水平较低，建井初期煤巷机掘比率不足70%;开拓工作面过去一直延用炮掘工艺，未使用过岩巷掘进机，掘进效率较低。

3 安全高效矿井建设采取的技术对策

3.1 实施大走向、大面长、大采高、大断面的工作面设计

近几年矿井工程设计上采取了增加采区走向长度，大力推广双翼开采，加大巷道断面，提高巷道支护强度，采用大走向、大面长、大采高、大断面的工作面设计。如3086工作面工作面设计面长为180 m、采高在4.0 m、走向长1820 m、并引入巷道服务期内“免维护”的设计理念，巷道断面达15.2 m2、架棚巷道由过去25U改用29U金属拱形支架加强支护，作业环境明显改善，工作面日产提高15%以上;在2392工作面设计中，工作面走向从1200 m增加至1860 m，倾斜长度从145 m增至186 m，循环产量比原设计增产196.8吨，并延长了机组割煤时间，减少了做出口工作量。在巷道服务期内“免维护”的设计理念指导下，矿井巷道维修量明显下降。同时大断面支护提高了通风、运输、排水、供电等几大系统的可靠性，改善了工作面的外围环境。

3.2 选用高端采掘装备

东欢坨矿自2008年开始在8煤层回采工作面引进ZY9200－22/46型液压支架、MG650/1515－WD采煤机、SGZ－960/1050面溜、SZB－730/2*75(自移式)转载机，装机功率达2715 kW，先后在3088、2286、2284等工作面使用，效果很好。又在薄煤层20224工作面引进ZY4000－10/23型液压支架、MG－200/500采煤机、SGZ－730/2*200面溜、SZZ－960/400(自移式)转载机，机组截深由600 mm改造为800 mm，工作面最高月进240 m，月产12.4万吨，工作面单产提高25%。为加强综采工作面顶板控制，2012年以来所有回采工作面均推广使用智能泵站液压系统，液压系统水质、乳化液浓度、泵站系统的管理明显提升，减少或杜绝了顶板事故。

2010年引进EBH－160型、EBH－200型煤巷掘进机，与原来的EBH－50型掘进机相比，工作面单进提高了19%，煤巷单月进尺最高750米，掘进效率提高20.5%。

开拓巷道自2009年引进EBZ200H、EBH300(A)硬岩掘进机，后路配SJ－100运矸皮带，岩巷掘进机平均月进尺129m，单月最高进尺达230.2m。提高效率28%。

3.3 优化生产布局，实施集约化生产模式

通过优化矿井的生产布局，合理摆布矿井生产水平、采区、开采煤层、工作面数，达到减面、减线的目的，提高工作面单产单进水平和原煤生产效率，实现矿井的集约化生产管理。

优化采区布局，实施跨上山开采。在煤12－2开采设计时，将－500水平中央上段、北一两个采区合二为一，实现跨上山开采，采区走向长度增加一倍，采准巷道由5702 m减少到3078 m，有效风量增加了19.5 m3/s，节约运煤设备6台，巷道维护工程量下降52%。同时生产的工作面由两个减少为一个。如图1、图2所示。

减线、减面，实现合理集中生产。在－690水平中央采区增加走向长度，厚煤层八煤层开采中，采区内本煤层只布置1个工作面，改变过去广布工作面的做法，充分发挥高端工作面(ZY9200－22/46型液压支架、MG650/1515－WD采煤机、SGZ－960/1050面溜配套设备)产能，实施集中生产;在－500南一采区设计时，将每区段3个工作面简化为2个工作面，增加倾斜长度50%，实施双翼开采，减少采准巷道4900m，减少了工作面安装、拆除的工程量，增加了工作面产能21.5%。

图1 －500水平煤12－2采区原设计方案

图2 －500水平煤12－2采区优化后设计方案

优化运输系统。将较为分散的－500北一、北二、中央三个采区的运煤系统进行整合，施工了集中运输皮带巷，采用大功率、长距离皮带集中运输，提高了运输能力。

3.4 积极探索安全高效矿井建设模式

通过采取上述技术对策，调整了生产布局，改进了工艺，提高装备水平，提高了单产、效率，实现集约化安全高效开采模式。最终矿井形成“一厚煤层、一中厚煤层、一薄煤层”三条线生产格局，从2009年的产量95.5万吨，到2014年矿井年产突破437万吨，五年内产量翻了两番多，到十二五末，年产可达到450万吨。

4 效果分析

东欢坨矿通过实施安全高效矿井建设的技术对策取得的了很好的效果。以原煤产量、工作面单产、全员效率、装机功率、工作面参数、百万吨死 亡率等数据比较进行技术分析。如表1所示。

表1 高产高效矿井建设数据表

从表中可以看出，自2008年至2014年，矿井的工作面倾斜长度、走向长度、装机功率大幅提高，工作面单产、全员效率及年产量明显提高;安全状况明显好转，百万吨死亡率由2008年的1.05降到0，实现近六年的零伤亡，如示意图3。

图3 东欢坨矿近五年安全高效矿井建设成效示意图

5 结论

几年来，东欢坨矿通过生产设计理念的突破，装备水平的提高，实施集约化生产等技术措施，矿井产量大幅提高，单产和效率不断攀升，作业环境、安全状况明显改善，安全高效矿井建设取得明显成效，矿井核心竞争力显著增强。

［1］ 肖永福，杨宗义.安全高效矿井本质安全型建设探讨［Z］.安全高效矿井建设与开采技术—陕西省煤炭学会学术年会论文集，2010.

［2］ 倪兴华.安全高效矿井辅助运输关键技术研究与应用［J］煤炭学报.2010，35(11)1909－1915.

［3］ 孙继平.安全高效矿井监控关键技术研究［J］.工矿自动化.2012，12(12):1－5.

［4］ 李洪涛，杜波，张驎.浅谈我国安全高效煤矿建设历程和经验［J］.中国矿业.2012，21(2):19－22.

［5］ 刘保申，赵连刚，石玉旺.影响安全高效矿井创建的因素与对策［J］.煤炭技术.2007，26(8):143－144.

［6］ 刘建设，史国强，李建堂.浅析创建本质安全高效矿井［J］.陕西煤炭.2011，5:110－112.

［7］ 马万祥，王文新.对如何建设安全高效矿井的几点思考［J］.神华科技.2011，9(04):30－33.