高瓦斯条件下高产高效工作面采煤方法.pdf

高瓦斯条件下高产高效工作面采煤方法 任海强 晋城无烟煤集团 寺河矿,山西 晋城048205 [摘 要] 寺河矿为高瓦斯矿井, 2004年矿井生产原煤8101Mt,被授予 “ 特级高产高效矿 井 ” 。介绍了在高瓦斯条件下,工作面采煤方法与工艺特点,为矿井高产高效建设积累了一定的经验。 [关键词] 高瓦斯;高产高效;采煤方法;工艺特点 [中图分类号] TD712154 [文献标识码] B [文章编号] 100626225 2006 0420048203 M in ingM ethod of High Production and High Efficiency Face under the Condition of High2content Gas [收稿日期] 2006 - 04 - 11 [作者简介]任海强1974 - ,男,山西沁水人, 1998年毕业于阳泉煤炭专科学校,现为晋煤集团寺河煤矿生产技术室采煤助理工程师。 寺河矿井是 煤炭工业 “ 九五 ”计划和2010 年远景目标 中重点建设的八大矿井之一。 寺河矿2004年度共生产原煤8101Mt,全员工 效实现25109t/工,其中,大采高工作面共完成原 煤5123Mt, 2302大采高工作面回采工效15319t/ 工, 3302工作面回采工效14713t/工。2004年,寺 河矿大采高采煤工艺实现最高日产29023t,最高月 产01573Mt,平均月产01435Mt。被中国煤炭工业 协会授予 “ 特级高产高效矿井 ” 。 1 矿井主要地质特征 寺河矿东区井田面积约531382km 2 ,井田范围 内可采煤层有3 , 9 , 15 三层 ,总厚10132m,其 中3 煤层为主采煤层 ,厚度为4145～8175m,平均 6131m,结构较简单,全区稳定可采。 寺河矿井属高瓦斯矿井,根据重庆煤科分院提 供的3 煤层瓦斯参数测定报告 ,矿井东区瓦斯含 量为91033m 3 /t,煤层无自然发火性。井田水文地 质条件较简单,工作面正常涌水量约01017m 3 / min,最大涌水量为01083m 3 /min。 2 高产高效工作面采煤方法 采用后退式走向长壁大采高采煤法,全部垮落 法处理顶板。 高产高效工作面长度设计为225m,走向推进 长度最初为1000～2000m,随着生产经验、管理水 平和队伍素质的提高,工作面走向推进长度加长到 4000m左右。工作面采用3进2回通风系统。 工作面采煤机选用SL500型采煤机,刮板输送 机型号为PF421132,液压支架为DBT2SCH ITD型。 3 高产高效工作面工艺特点 311 多巷道、大断面 工作面巷道为5巷布置,宽为510m以上的大 断面巷道。以3302工作面为例,33021,33025, 33023巷为进风巷,33022,33024巷为回风巷, 33021巷为工作面胶带运输巷, 33025, 33023巷为 工作面辅助运输巷。33021巷为515m315m的矩 形断面, 33025, 33013巷为510m315m的矩形 断面, 33022, 33024巷为510m315m的矩形断 面, 3302工作面切眼为815m318m的矩形断面。 3302工作面巷道布置通风系统图见图1。 图1 3302工作面通风系统 312 工作面巷道采用全锚支护 锚杆支护在寺河矿应用以来,尤其是大采高工 作面,巷道采用锚网、钢带、锚索联合支护,起到 了很好的支护效果。锚杆支护具有施工工艺简单、 劳动强度低、可实现巷道快速掘进、适用于大断面 巷道支护、简化综采工作面端头支护等特点。大采 84 第11卷 第4期总第71期 2006年8月 煤 矿 开 采 CoalMining Technology Vo1111 No14 SeriesNo1 71 August 2006 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 高工作面超前支护段,由于锚杆支护本身已考虑了 超前压力的影响,使得采煤工作面超前支护段维护 简单且具有很好的支护效果。另外,采用锚杆支护 较架棚支护巷道,省去了采煤工作面的回棚工序。 313 工作面巷道快速掘进 全矿井布置2个连续采煤机掘进工作面,服务 于采煤工作面巷道掘进。连采工作面选用美国久益 公司JOY生产的12CM27210E型连续采煤机、 飞利普斯公司生产的PM2110C型梭车、斯坦姆勒 公司生产的BF214B254264C型给料破碎机、瓦格纳 公司生产的ST2315S型铲车,澳大利亚飞尔奇公司 生产的CHDDR2AC型双臂钻机,法国赛特公司生 产的TS1281,TS1243型 负荷 中 心,国 产DSP2 1080 /1000型胶带输送机。这些掘进设备的使用, 实现了高产高效工作面巷道快速掘进,保证大采高 工作面正常接替。以3302工作面为例, 3302工作 面为寺河矿的第3个大采高工作面,工作面长度 224m,走向推进长度为3800m,巷道总工程量为 24187m,由连采二队和连采一队施工,仅用了11 个月完成施工任务,实现了连采掘进月平均单进 1152m,创最高月进1402m的记录,为高产高效工 作面巷道准备奠定了坚实基础。 314 大采高工作面综采设备配置 采煤机引进德国艾柯夫公司SL2500型交流电 牵引采煤机,该机最大采高512m,截深01865m, 牵引速度0～3118m /min,供电电压3300V,装机 功率1715kW,机器重量88t,采用了先进的状态 监测和故障诊断技术,具有自动化记忆功能。液压 支架及工作面刮板输送机、转载机、破碎机从德国 DBT公司引进。液压支架形式为两柱支撑掩护式。 支架高度过渡架为2125～415m,中间架为2155 ～515m,中心距11756m,工作阻力8638kN,初撑 力5890kN,支护强度0174～0191MPa,支架重量 为28t。液压支架采用先进的PM4电液控制技术, 可实现成组快速移架,移架循环时间6～8s,并可 通过采煤机上红外发射与支架上红外接收,实现与 采煤机联动。其他配套设备包括引进德国豪辛科乳 化液泵,澳大利亚ACE公司巷道胶带输送机,法 国SITE公司负荷中心以及天津贝克公司监控系统, 实现真正意义上的 “ 强强联合 ” 。 315 大采高工作面采高控制 根据大采高工作面设备配置,采煤机最大采高 512m,支架最大支撑高度515m, 2301工作面为寺 河矿首采工作面,该工作面采高控制在510m以 下, 2302工作面采高控制在510～512m之间, 3302工作面采高控制在515m左右,如此大的采高 也是实现大采高工作面高产高效一项重要手段。 316 工作面运输系统 工作面巷道运输及大巷、主井主运均采用胶带 输送机运输,带宽1400mm,运输能力为1600～ 2500t/h,工作面主运可实现连续运输。工作面辅 助运输采用无轨胶轮车运输,可以满足工作面各种 材料、设备及人员的运输。 317 工作面快速撤架、搬家、安装 按照传统回采工作面搬家方式,等工作面全线 贯通以后再进行工作面的撤架、搬家、安装,需要 2个月的时间,势必影响高产高效工作面效率。以 2302工作面结束, 3302工作面接替为例,为实现 工作面的快速接替,提出 “ 九字方针 ”,即 “ 先撤 架、后安装、再贯通 ”, 3302工作面巷道、切眼掘 进过程中, 2302工作面就开始撤架并安装,同时 3302工作面巷道胶带也加快安装进度,等3302工 作面全线贯通时,工作面各设备已安装完毕,多队 组、多工序交叉平行作业,即工作面掘进准备过程 中,撤架、安装工作已平行展开,工作面贯通之时 即工作面生产出煤之时。3302工作面从撤架、安 装到贯通生产仅用时1个月,比传统搬家工艺节省 1个月,极大提高了大采高工作面搬家效率。 4 高瓦斯条件下工作面的瓦斯治理 寺河矿属高瓦斯矿井,在高瓦斯条件下建设高 产高效工作面难度很大,寺河矿以综合治理为原 则,即抽放、通风、监测监控和管理四位一体。 1抽放是根本 从瓦斯涌出的源头切断或 减少瓦斯来源。 寺河矿建有全国最大规模的地面瓦斯抽放泵 站。2003年,东区井下瓦斯抽放站建成投运,采 取煤层顺层钻孔抽放、抽放钻场超前抽放、采空区 抽放等措施进行;2004年,矿井完成瓦斯抽放进 尺310000m,严格执行 “ 先抽后采、监测监控、以 风定产 ”12字瓦斯治理方针。 2通风是关键 实行多风井、大风量、分 区通风。 目前,寺河矿共4个回风井西回风立井、 胡家掌回风立井、东回风立井、上庄回风立井 , 5个进风井主斜井、副斜井、西斜井、东进风 井、上庄回风立井 , 上庄进、回风井10月份投 入运行,极大地缓解了3季度以来矿井风量不足, 为矿井生产能力达到10180Mt创造了条件。 大采高工作面巷道布置为3进2回的通风方 94 任海强高瓦斯条件下高产高效工作面采煤方法2006年第4期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 式,工作面一侧为2条进风,另一侧为1条进风和 2条回风,紧靠工作面两侧巷道作为进风主要是稀 释上隅角瓦斯。3302大采高工作面回采初期总配 风为15000m 3 /min,回采后期为5000m 3 /min。 3监测监控是保证 寺河矿各采掘头面都 布有监测监控系统,全面、及时、真实、可靠地将 各采掘头面的瓦斯信息传递到地面,以自动报警、 断电等方式防止瓦斯危险区域发生事故,监测监控 是高瓦斯矿井安全管理必不可少的手段和保证。 4管理是核心 如果说抽放系统是 “ 硬件 ” 系统,而科学、严格的管理则是必不可少的软件系 统,再好的设备、仪器都是靠人来操作和运行的, 从系统管理的角度来讲,以人为本是管理核心,也 是管理的本质。因此,建立分工科学合理,岗位职 能明确,精干高效的机构,人员配备齐全的抽放、 通风及监测监控运行及管理机构,是高瓦斯矿井瓦 斯综合治理的核心工作。 5 工作面顶板控制 高产高效工作面采高大,容易出现煤壁片帮、 冒顶、支架不接顶等现象,给大采高工作面顶板控 制造成很大困难,针对这种情况,在平常的工作中 加强工作面顶板控制,各检查、监督职能部门严格 按照顶板管理3个体系质量保证体系、监测保 证体系、责任追究体系加强工作面顶板和工程 质量标准化管理,工作面一旦出现煤体疏松、破 碎、顶板难以控制等情况时,及时降低工作面采 高,执行首采工作面过软煤期间的 “ 慢、抬、低 ” 技术方案,有效控制工作面顶板。 6 结束语 寺河矿建设高产高效工作面是一个不断摸索、 实践的过程,要真正实现高产高效还存在提高资源 回收、进一步提高巷道掘进单进水平、工作面超前 瓦斯预抽时间短、矿井可持续发展等问题,这都需 要在以后的生产过程中继续探索和实践。 [参考文献] [1 ]中国煤炭企协采掘机械化专业委员会,中国煤炭学会开采专 业委员会 1中国煤矿高产高效矿井建设论文集[ C ]1徐州 中国矿业大学出版社, 1997, 1998, 1999, 20011 [2 ]王显政 1加快高产高效矿井建设,促进煤炭工业经济增长方 式的转变[J ]1煤炭科学技术, 1997 11 [3 ]赵宏珠 1综采高产高效途径及其成套设备可靠性研究[M ]1 北京煤炭工业出版社, 19931 [责任编辑崔德仁] 上接47页 212 矿压观测 为保证工作面安全回采及对新支柱的支护性能 工作状况的检测,在828工作面对DWSl2 /252250 双伸缩支柱进行了1个月的矿压观测,观测期间工 作面共经历5次周期来压。支柱工作阻力达到额定 工作阻力时,支柱安全阀开启正常,无折断损坏现 象。工作面顶板初次来压期间,支柱平均载荷 85kN,最大载荷250kW,顶底相对移近量210mm; 周期来压期间,支柱平均载荷70kN,最大载荷 250kN;来压期间,支柱三用阀开启率在20～ 30之间。 实际使用证明,该支柱完全适应于828工作面 顶板载荷、顶底板相对移近量以及煤层厚度变化大 的要求。 3 经济效果分析 DWSl2/252250型双伸缩单体液压支柱在童亭 矿828工作面的成功试用,取得了显著的经济效 益,与传统的工作面单体支柱使用相比,尤其在煤 层厚度变化较大时,具有如下优点 1避免了因煤层变化频繁更换单体支柱, 减小了工人的劳动强度,方便了管理,节省了大量 的人力物力。 2彻底改变了工作面煤层厚度变化时不能 及时更换单体支柱影响支护质量和煤炭采出率,有 利于安全生产。 3由于该柱采高适用范围广, 1柱可以当6 柱用,大大降低了矿井单体液压支柱备用量和备用 规格,既减少矿井单体支柱租赁费,又便于单体支 柱的管理。 4工作面单产提高10 ,煤炭采出率提高 3 ,降低了吨煤成本。 4 结束语 DWSl2 /252250型双伸缩单体支柱在童亭矿828 工作面的应用,成功地解决因煤层结构复杂、厚度 变化大,在生产中存在的问题,实现了高产高效和 安全生产,降低了吨煤成本。该型号支柱非常适合 于在煤层结构复杂、厚度变化大等条件下的工作面 推广使用。 [责任编辑邹正立] 05 总第71期煤 矿 开 采2006年第4期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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