文/韓有毅

韓城礦區(qū)2#薄煤層采掘失衡對策研究

文/韓有毅

韓城礦業(yè)公司現(xiàn)有3對生產(chǎn)礦井和1對在建礦井，其中南區(qū)1對生產(chǎn)礦井，北區(qū)有2對生產(chǎn)礦井和1對在建礦井，北區(qū)3對礦井的主采煤層3#煤屬于嚴(yán)重突出煤層，煤層突出的防治一直是北區(qū)兩生產(chǎn)礦井安全工作的重中之重，是礦井生產(chǎn)組織和快速發(fā)展的最大矛盾和障礙。公司根據(jù)3#煤層相鄰煤層的地質(zhì)特點(diǎn)，做出了全面開采2#解放煤層，把3#煤層的防突問題變?yōu)榉乐瓮咚箚栴}來解決的突出防治戰(zhàn)略決策。

一、2#煤層的地質(zhì)賦存特點(diǎn)

1.桑樹坪礦2#煤層

位于山西組中下部，屬于局部可采煤層，下距3#煤層8～15m。厚度0～1.7m，平均厚度0.75m，賦存情況差于下峪口井田。從鉆孔資料來看，煤厚大于1.3m的鉆孔占8%，小于0.8m的占50%，無煤孔占8.7%。煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，平均厚度2.76m，屬于Ⅱ類中等穩(wěn)定頂板，基本頂為富含白云母片的中細(xì)粒砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，厚度0.45～0.5m。煤體結(jié)構(gòu)以碎裂結(jié)構(gòu)煤為主，硬度系數(shù)為0.13～0.51，煤層小構(gòu)造發(fā)育，斷層較多，但斷距不大，往往出現(xiàn)斷頂不斷底現(xiàn)象。

2.下峪口礦2#煤層

位于山西組中下部，屬于局部不可采煤層，下距3#煤層4～28m。厚度0～3.01m，平均厚度1.16m，一般厚度0.7～1.5m，井田內(nèi)煤層大部分可采，無煤區(qū)只有3片，賦存情況好于桑樹坪礦井田。煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，屬于Ⅱ類中等穩(wěn)定頂板，基本頂為富含白云母片的中細(xì)粒砂巖，直接底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，厚度為0.5～1.5m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，硬度系數(shù)0.13～0.51，平均為0.22，煤層小構(gòu)造發(fā)育，以斷裂為主，斷距0.5～2.0m，但以1m以下居多。

二、2#煤采掘機(jī)械化現(xiàn)狀

1.掘進(jìn)機(jī)械化裝備使用情況

2#煤綜掘機(jī)主要機(jī)型為EBZ-160型半煤巖巷掘進(jìn)機(jī)，截割功率為160KW，截割電機(jī)為雙速恒功率，實(shí)現(xiàn)了低速截割時(shí)扭矩大，高速截割時(shí)功率不降低。油泵電機(jī)功率90～110KW，油泵為進(jìn)口的三聯(lián)（二聯(lián)）變量柱塞泵，輸出流量和壓力大，控制閥和液壓馬達(dá)多采用進(jìn)口品牌。

根據(jù)目前北區(qū)兩礦2#煤層掘進(jìn)巷道的地質(zhì)條件來看，該綜掘機(jī)的配套能力基本能夠滿足切割硬度和切割功率的要求。但在實(shí)際使用中經(jīng)常出現(xiàn)問題，影響掘進(jìn)機(jī)使用效率，降低了單進(jìn)水平，造成單進(jìn)水平不穩(wěn)定，忽高忽低。

2.采煤機(jī)械化現(xiàn)狀

（1）采煤機(jī)截割功率達(dá)到640KW，配備強(qiáng)力滾筒后截割硬度達(dá)到f7，機(jī)面高度降低到860mm，過煤空間達(dá)到262mm，機(jī)載變頻調(diào)速，調(diào)速范圍寬，達(dá)到0～7.6～12.6m/min，7.6m/min以下實(shí)現(xiàn)恒扭矩牽引，7.6～12.6m/min之間實(shí)現(xiàn)恒功率牽引。

（2）液壓支架寬度1500mm，重量8.4T，最大推移步距900mm。支架結(jié)構(gòu)簡單，支護(hù)強(qiáng)度大，推移行程范圍大，頂梁、底座薄，但強(qiáng)度大，采用先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)型電液控實(shí)現(xiàn)臨架多架操作，一根多芯控制管代替數(shù)量眾多的過架管，增大了操作和行人空間。

（3）工作面刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率320KW，運(yùn)輸能力500T/h，鏈速1m/s，配備JS型行星減速器。槽幫高度由標(biāo)配275mm降低到220mm，保證了煤機(jī)機(jī)面配套高度、過煤空間及臥底量的要求，機(jī)頭、機(jī)尾卸載高度降低到480mm，保證了煤機(jī)能夠在工作面及兩端頭割通割透，中、底板采用NW360型高強(qiáng)度耐磨板，滿足運(yùn)送巖石的耐磨要求，鏈條采用扁平鏈結(jié)構(gòu)降低了高度，人為設(shè)計(jì)了連接螺栓為強(qiáng)度最低點(diǎn)來保護(hù)其他設(shè)備，維修更換簡單。

三、2#煤層發(fā)展機(jī)械化存在的采掘關(guān)系失衡矛盾日顯突出

目前，2#煤層綜采工作面的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：工作面長度150m，順槽可采長度1200m。按照這個(gè)尺寸計(jì)算綜采的推進(jìn)時(shí)間為11個(gè)月。掘進(jìn)該尺寸的工作面需要的時(shí)間為10個(gè)月，掘進(jìn)工作面設(shè)備安裝回撤影響時(shí)間2個(gè)月，施工鉆場、抽放孔影響時(shí)間2個(gè)月，綜采設(shè)備安裝、拆除影響時(shí)間2個(gè)月，全部完成需要16個(gè)月時(shí)間。實(shí)際采煤與掘進(jìn)準(zhǔn)備時(shí)間上相差5個(gè)月，將綜采設(shè)備安裝、拆除2個(gè)月時(shí)間讓到采煤時(shí)間中，開采這樣一個(gè)2#煤綜采面最少需要13個(gè)月，能夠解放的3#煤層可回收煤量大約為80萬噸，這樣13個(gè)月時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)的2#煤和3#煤產(chǎn)量總和為100萬噸，無法達(dá)到升級改造后一個(gè)采區(qū)兩個(gè)采面（2#煤、3#煤各1個(gè)）年產(chǎn)量達(dá)到150萬噸目標(biāo)，這就是采掘機(jī)械化發(fā)展不平衡引發(fā)的采掘關(guān)系失衡的結(jié)果。

四、解決2#煤層機(jī)械化發(fā)展中出現(xiàn)的采掘失衡矛盾的對策

要形成一個(gè)采區(qū)年產(chǎn)150萬噸的升級改造目標(biāo)，就必須保證年解放的3#煤層可回收煤量不低于100萬噸，按3#煤層開采條件計(jì)算，100萬噸的綜放工作面開采面積需要23萬m2，這樣面積的2#煤層工作面煤量大約為26萬噸，加上掘進(jìn)煤量，基本能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)采區(qū)年產(chǎn)150萬噸目標(biāo)。

23萬m2的采面，按照工作面長度150m計(jì)算，可采順槽長度不得低于1530m，運(yùn)輸順槽長度不得低于1600m，掘進(jìn)該工作面需要的總進(jìn)尺量大約為3950m；工作面長度按180m計(jì)算（工作面刮板機(jī)的最大運(yùn)輸能力），可采順槽長度不得低于1280m，運(yùn)輸順槽長度不得低于1350m，掘進(jìn)該工作面需要的總進(jìn)尺量大約為3480m；通過對比，切眼180m長的工作面要比150m的工作面少掘巷道470m。

23萬m2的采面，工作面長度按180m計(jì)算，掘進(jìn)該工作面需要的總進(jìn)尺量大約3480m，若回采時(shí)采用沿空留巷支護(hù)技術(shù)，形成下一個(gè)回采工作面時(shí)就可以少掘一條1350m的巷道，這樣準(zhǔn)備一個(gè)2#煤層綜采工作面需要掘進(jìn)的進(jìn)尺量大約為2130m，比第一個(gè)切眼長150m的工作面要少掘進(jìn)尺1820m。

經(jīng)過上述計(jì)算，23萬m2的2#煤層綜采工作面采用沿空留巷支護(hù)技術(shù)，工作面長度按180m設(shè)計(jì)，僅需2130m的進(jìn)尺量就能形成，2130m的進(jìn)尺量用一個(gè)綜掘機(jī)來完成，除去4個(gè)月的影響時(shí)間，只能用8個(gè)月，必須保證月單進(jìn)水平平均不低于266m才能完成。這樣的一個(gè)2#煤綜采工作面順槽可采長度為1280m，按10個(gè)月的回采時(shí)間計(jì)算，需要月平均推進(jìn)不低于130m。

總之，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)采區(qū)年產(chǎn)量150萬噸的升級改造目標(biāo)，只有保證綜掘單進(jìn)水平不低于266m，綜采月推進(jìn)度不低于130m，才能保證2#煤工作面采掘關(guān)系不會(huì)出現(xiàn)失衡現(xiàn)象。

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李元）