大采高采煤工作面施工方案与施工技术

1 工程概况

2-505工作面顺槽施工长度1900 m, 切巷长200m。根据工作面煤层赋存情况, 后半部 (即供电联巷以内) 900m上2#与2下#煤层层间距大于0.5m, 前半部 (即供电联巷以外1000m上2#与2下#煤层层间距小于0.5m, 适应合并开采条件。工作面后半部采用单层开采, 前半部采用合并开采。

2 工程地质

2.1 煤层赋存

工作面南部煤层呈向背斜相间的褶曲构造形态, 工作面北部呈单斜构造形态, 走向N840W, 倾向N, 倾角5°~7°。

2.2 煤层顶底板

直接顶:泥岩、砂质泥岩, 局部相变为细砂岩, 灰黑色, 中厚层状, 厚2m~6m, 较稳定。

基本顶:K8中砂岩, 灰白色, 中粗粒长石石英砂岩, 中厚层状, 致密坚硬, 裂隙发育, 厚8m~10m稳定。

直接底:泥岩、砂质泥岩, 厚4m。

老底:细砂岩, 深灰色, 致密坚硬, 含云母碎片, 水平层理。

切巷顶板:直接顶泥岩2.3m, 砂质泥岩1.8m, K 8砂岩厚8m~1 0m。

工作面开采2上#和2下#煤层, 煤层赋存比较稳定, 煤层倾角5°~7°, 平均6°, 2上#煤层平均厚度2.3m。2下#煤层平均厚2.0 m2上#和2下#煤层之间有0.5 m~0.1 m, 泥岩夹层。

3 施工方案确定

方案的关健焦点在于前半部是合并开采还是单层开采。

方案一, 工作面后半部单层开采, 前半部合并开采。

方案二, 工作面整体单层开采, 即先开采2上#, 待工作面再生顶板形成后, 条件具备时再进行开采2下#煤层。

方案一的优越性主要表现在:前半部合并开采可以一次性多采出60万吨原煤, 提高煤炭回收率, 实现安全高效, 效益显著;可延长工作面可采期, 缓解矿井采掘衔接压力, 大采高综采与分层开采相比, 简化了巷道布置, 减少了吨煤巷道掘进和维护量, 有利于提高工作面产量及效率。与综采放顶煤开采相比, 系统简单, 设备少, 没有拉后溜及放煤工序, 有利于工作面的管理。

缺点:后半部采完后, 单层开采时的各种设备均不能满足大采高要求, 需进行重新配置;前部工作面需重新安装, 中间有停顿时间, 矿井部分生产环节、及系统需要改造。

方案二的优越性主要表现在工作面一直采完, 中间不存停顿, 矿井其它系统不需要改造。

缺点:煤炭回收率低, 煤层生产能力低。

确定采用方案一。

4 主要技术措施

根据大采高工作面运输、通风、供电、安装等系统要求矿对2-505工作面前部两巷断面均按宽×高=5m×4m进行设计, 对原施工施工的巷道 (宽×高=4m×2.5m) 进行了起底、扩帮, 并在2-505工作面副巷口施工了支架组装硐室, 满足了支架解体下井后重新组装的需要, 同时施工大断面切巷 (宽×高=8.6m×4m) , 大断面切巷采用桁架锚索支护技术, 满足了大采高工作面设备安全安装的要求。由煤炭设计院太原分院对工作面装备进行配套, 采用了西安煤机厂的MGTY750/1830-3.3D采煤机、郑州煤机厂制造的ZZ7600/26/55型液压支架、太矿制造的SGZ-1000/2×700型刮板输送机、西北煤机厂制造的SSJ1400/2000/250×2带式输送机、SZZ1000/375转载机。

5 存在问题及采取措施

(1) 煤壁片帮甚至架前漏顶, 煤壁片帮的影响因素。

(1) 煤层节理裂隙等弱面分布及地质破碎带。

(2) 煤壁处的支承压力。

(3) 综采工作面管理及操作难度加大。

(4) 此外老顶来压、工作面推进方向、仰俯斜角度、煤壁暴露时间、顶梁接项程度都对工作面片帮有很大影响。

加强工作面液系压系统管理, 对工作面所有液压管件都坚绝杜绝:跑、冒、滴、漏现象, 使液压系统时刻处于完好状态, 发现问题及时处理;对工作面支架初撑力进行每班分组专人管理, 确保支架初撑力达标, 对顶、帮进行适时有效支护。

(2) 大采高支架的防倒和防滑。

我国大采高综采面液压支架稳定性事故率平均高达6%~10%以上, 远比采高小于3.5m的综采面严重。采高与支架重心高度是支架倾倒的重要影响因素, 而它们的影响程度与底板的倾角直接相关, 倾角在10°以内时, 5m~5.5m采高的倾倒是容易控制的。当倾角在5°以内时, 6m采高的倾倒也是能够控制的。从重心高度对倾倒的影响来考虑。采高4m支架重心不超过1.8m, 采高5m时, 支架重心不超过2.2m, 采高6m时, 支架重心不超过2.5m。

6 工程效果

大采高工作面的建设投产是三交河煤矿形成了高产高效工作面, 日产达1万吨, 经济效益显著, 2-505工作面大采高合并开采比原单层开采多出煤60万吨, 2008年当时煤炭价格计算:60万吨×800元/吨=48000万元;为三交河煤矿年产300万吨奠定了坚实的基础, 为下一个大采高工作面的建设储备了技术基础。

7 结语与体会

大采高工作面的建设投产技术有利于矿井合理集中生产和高产高效开采, 对于大采高综采面有重要的指导意义、参考价值和良好的推广应用前景, 对于推动全国大采高技术改革的进程有着重要的理论与实践意义。

摘要：大采高综合机械化开采是21世纪国际采煤工业的发展方向和中国煤炭工业高产高效高安全开采方法之一。三交河煤矿在2-505综采面 (大采高综采的首采面) 采用大采高综合机械化开采技术取代一般综采 (采高在2.3m以下分层开采) 技术。大采高综采不仅具有一般综合机械化开采的优点, 而且相比一般大采高综采对三交河煤矿2上#、2下#煤层 (平均厚度4.5m) 进行分层开采具有独特的优越性, 取得了较好效益。

关键词：大采高采煤工作,施工方案,施工技术