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2020 年第 8 期2020 年 8 月 统计表明，煤炭在未来很长一段时间内依然在中 国能源结构中占据主导地位。近年来，随着采煤工艺、 采煤技术的发展以及综采设备自动化水平和可靠性的 提升，综采工作面的采煤效率得到显著提升。在当前 采煤效率急剧提升的同时，对减少或者抑制工作面顶 板、瓦斯、煤层自燃以及粉尘和透水事故的发生尤为 重要，即对煤矿工作面的安全管理提出了更高的要求。 就煤炭安全生产管理而言，除了保证综采设备可靠性 和安全性外，还需采用相应手段实现综采工作面生产 系统的本质安全化[1]。本文将以 A 矿 3108 综采工作面 为例，对其生产系统的安全现状和本质安全的改善展 开研究。 1工程概况 以 3108 综采工作面的 3煤层为例，该工作面标高 为 614耀670 m，工作面走向长度为 650 m，倾斜长度为 160 m，面积为 10 400 m2。3煤层厚度为 3.7 m，煤 层平均倾角为 15毅，煤层结构相对复杂，含 0耀3 层夹 矸，夹矸为泥岩煤层裂隙不发育，结构简单-中等，煤 层赋存稳定，进、回顺槽掘进期间遇到不同程度的构 造发育，煤层最薄为 2.8 m，夹矸最厚约 1.3 m。3108 综采工作面 3煤层顶底板情况如表 1 所示。 3108 综采工作面 3煤层水文地质条件总结如下 3108 综采工作面水文地质条件中等，在综采工作面施 工期间会受到顶板 K8 砂岩裂隙含水层的砂岩裂隙水、 钻孔水和大气降水等水害的影响。 3108 综采工作面的相对瓦斯涌出量约为 0.55 m3/t， 绝对瓦斯涌出量约为 0.83 m3/min。现有地质资料显示， 工作面内实揭露有 F3正断层，该类型断层不导水，有 利于封存瓦斯，工作面回采期间，该断层构造对瓦斯赋 存有一定影响，本工作面瓦斯等级为低。 2工作面生产系统安全现状分析 本文着重对工作面的采掘系统、提升系统和防尘系 统进行分析。 2.1采掘系统分析 关于采掘系统分析如下a 目前工作面采用炮采、 炮掘工艺进行掘进，该工艺相对落后，存在较大的安全 隐患；b 工作面所采用的综采和掘进技术及相关设备 无法满足 3108 综采工作面 3煤层水文地质条件要求； c 随着采掘工作面的不断推进，水文地质条件越发复 杂，进而对采掘工作面的支护提出了更高的要求，但目 前的支护手段还存在一定的缺陷[2]。 收稿日期2020-03-20 作者简介宋鹏，1984年生，男，山西阳城人，2014年毕业于太 原理工大学采矿工程专业，工程师。 综采工作面生产系统及安全管理 宋鹏 （ 山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司，山西 阳城 048108 ） 摘要 在高采煤效率对煤矿工作面安全性要求越来越高的现状下，以 A 矿 3108 综采工作面 3煤层为研究对象，在分 析其水文地质条件、煤层和顶底板情况的基础上，分析了采掘系统、提升系统和防尘系统存在的安全隐患，并提出了针 对性的本质安全改善策略。实践结果表明，改善后生产系统的安全性得到显著提升。 关键词 采掘系统；提升系统；防尘系统 中图分类号 TD80-9文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0169-02 Production System and Safety Management of Fully Mechanized Mining Face SONG Peng Yangcheng Sihou Coal Industry Co., Ltd., Shanxi Coal Transportation and Sales Group, Yangcheng 048108, Shanxi, China Abstract In the current situation that high coal mining efficiency requires higher and higher safety requirements for coal mining face, taking the 3coal seam of 3108 fully mechanized mining face in A Coal Mine as the research object, based on the analysis of its hydrogeological conditions, coal seam and roof and floor conditions, this paper analyzed the potential safety hazards existing in the excavating system, lifting system and dust-proof system, and put forward targeted intrinsic safety improvement strategies. The results show that the safety of the production system is improved significantly. Key words excavating system; lifting system; dust-proof system （总第 179 期） 实践运用 表 13108 工作面 3煤层顶底板情况 顶底板 岩石性质厚度/m岩性特征 老顶细粒砂岩7.66灰色细粒砂岩、 泥岩互层 直接顶 粉砂岩、 泥岩3.95 灰黑色含粉砂质泥岩， 钙质胶结， 分选一 般， 含有泥岩包裹 伪顶 碳质泥岩、 灰 色泥岩 0.03 灰色薄层状， 水平层理十分发育， 富含植 物化石 3煤层煤3.70 层状构造， 阶梯状断口， 外生裂隙发育， 为光亮型煤 直接底 泥岩、 粉砂岩3.20 灰白色， 细粒砂状结构， 坚硬、 性脆， 具斜 层理， 具裂隙 老底砂质泥岩7.80 深灰色沙质泥岩， 含有植物根、 茎化石及 炭质碎屑 169 2020 年第 8 期2020 年 8 月 2.2提升系统分析 3108 综采工作面 3煤层提升系统分析如下a 3108 综采工作面所用的提升设备为单轨吊运输设备，该设 备无法适应工作面巷道无规律的起伏问题，存在一定 的安全隐患。b 3108 综采工作面一些位置的煤层较薄 且巷道较矮，导致井下无法采用起重等设备完成液压 支架的吊装工作。c 由于 3108 工作面巷道的变坡点较 多，导致其起伏变化无规律。基于当前单轨吊提升系 统存在液压压力不稳定的问题，若液压压力过小，导 致提升系统驱动轮打滑；若液压压力过大，导致提升 系统驱动轮压力增大而损坏[3]。 2.3除尘系统分析 通过对 3108 综采工作面采煤机、液压支架和破碎 机等不同位置处粉尘质量浓度的测量，得出以下结果， 如表 2 所示。 表 23108 综采工作面粉尘的质量浓度 分析表2 内容可知，3108 综采工作面采煤机、液压 支架和破碎机工作时，在作业人员的操作位置及回风 侧 5 m、10 m 位置的粉尘的质量浓度均超过 煤炭安 全规程 的相关规定，严重威胁着工作面作业人员的 身体健康[4]。 3综采工作面生产系统本质安全改善 通过对 3108 综采工作面采掘系统、提升系统和除 尘系统的分析可知，其均存在较大的安全隐患，严重 制约着工作面的采煤效率和安全生产，故从上述 3 个 方面对其本质安全进行改善。 3.1采掘系统的本质安全改善 掘进工作面尽量避免采用炸药进行掘进，且在掘 进工作面采用“锚杆锚索梁网”的支护方式，不仅 提升了支护效果，还降低了支护成本。根据采掘工作 面的煤层、水文地质条件，将现采用的 S100 掘进设备 更换为 S150J 掘进机[5]。除此之外，针对巷道的支护， 除了采用相应的支护措施外，还将巷道原采用的单体 液压支护更改为巷道液压支架超前支护和端头液压支 架支护。 采用新型的预掘复合综采技术实现对工作面的采 煤和掘进。采用上述改善思路并应用于实际生产中， 巷道的掘进效率明显提升，尤其是工作面的事故明显 减少，具体如表 3 所示。 3.2提升系统的本质安全改善 针对提升系统当前存在的问题，主要采用以下方 法进行本质安全改善a 为单轨吊提升装置设计了新 型的抗绳轮、高分子耐磨轮和防摇摆装置；b 将 PLC 控制策略和红外传感技术应用于提升系统中；c 为提 升系统引入软启动装置。 表 3采掘工作面事故隐患发生次数对比单位次 将这些方法应用于提升系统，具有明显的改善效 果，工作面再没有出现提升系统引发的安全事故。另 外，这些方法的应用大大改善了作业人员的工作环境， 降低了作业人员的劳动强度。经统计，自对提升系统本 质安全改善后，运行半年共节约维修费用约 5.0伊105元。 3.3防尘系统的本质安全改善 针对工作面防尘系统的本质安全改善，主要从以 下两方面进行a 在煤层开采前，提前为工作面注水， 进行湿润处理；b 对当前采煤机、掘进机等设备现有 的喷雾降尘系统进行改造，主要采用移架降尘喷雾装 置，将手动架间喷雾改为自动喷雾。工作面粉尘质量 浓度改善效果如表 4 所示。 表 4工作面粉尘的质量浓度改善效果对比 4结语 煤矿安全生产问题备受煤矿企业的关注，故需对 煤炭生产系统的现状进行分析，掌握其存在的安全隐 患和薄弱环节，并采用先进技术和对现有设备的改造 改善其本质安全，以达到提升煤炭生产系统可靠性的 目的，为工作面作业人员的安全及提升煤炭生产效率 奠定基础。 参考文献 ［1］ 宋华岭， 金智新， 白希军， 等.矿井生产系统结构复杂性评价 ［J］ . 煤炭学报， 20053 133-138. ［2］ 王建国.煤矿生产系统危险源结构及煤矿事故预防 ［J］ .矿业 安全与环保， 20081 90-93. ［3］ 张咏梅， 杨婷婷.煤炭矿井生产系统材料成本控制方法选择与 优化 ［J］ .矿冶工程， 20124 124-129. ［4］ 张俊文， 李学忠， 李伟栋， 等.基于 PC 机煤矿生产系统虚拟现 实技术的研究 ［J］ .煤矿开采， 20032 4-6. ［5］ 赵俊卿.优化通风系统实现矿井安全生产 ［J］ .煤矿开采， 2000 增刊 1 58-59. （ 责任编辑白洁 ） 日期改善前日期改善后 2018 年 5 月602019 年 5 月42 2018 年 6 月532019 年 6 月35 2018 年 7 月562019 年 7 月33 2018 年 8 月502019 年 8 月33 2018 年 9 月492019 年 9 月34 综采设备测试位置粉尘的质量浓度/mg m-3 采煤机截割距离回风侧 10 m 处1 074 采煤机截割在采煤机司机位置处862 液压支架在操作液压支架的位置处322 破碎机在设备回风侧的 5 m 处596 综采设备测试位置 改善前粉尘的质 量浓度/mg m-3 改善后粉尘的质 量浓度/mg m-3 采煤机截割距离回风侧 10 m 处1 07421.7 采煤机截割在采煤机司机位置处86232.1 液压支架 在操作液压支架的位置处3228.9 破碎机在设备回风侧的 5 m 处59637.9 170