大采高、大采深、“三下”條件下條帶式開(kāi)采

文/陳家忠 管清向

古城煤礦在井田采動(dòng)影響范圍內(nèi)的地表建（構(gòu)）筑物的種類多、數(shù)量大、分布范圍廣。主采3#煤層，底板等高線為-505～-1000m， 采深為 555～1050m， 傾角10°～25°，主采煤層位于山西組的下部，平均厚度8.6m，層位穩(wěn)定。構(gòu)造中等發(fā)育，受兗州向斜構(gòu)造影響，局部?jī)A斜斷層較為發(fā)育，落差為0～70m不均，兩斷層間次生構(gòu)造發(fā)育，對(duì)工作面布置影響較大，-850水平21采區(qū)斷層65條，其中落差超過(guò)50m的斷層5條。3#煤層平均抗壓強(qiáng)度29.7MPa，其直接頂為砂質(zhì)泥巖，老頂為中粒砂巖，底板為5～7m的細(xì)砂巖。煤層具有自然發(fā)火性，發(fā)火期為3～6個(gè)月，實(shí)際揭露最短發(fā)火期為48天。

一、條帶開(kāi)采試驗(yàn)

古城煤礦從1998年開(kāi)始進(jìn)行條帶式試開(kāi)采，偽傾斜布置，但由于巷道準(zhǔn)備工作量大，采掘接續(xù)比較緊張；材料消耗量大，噸煤成本高；增加了工作面的搬家次數(shù)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低等多種問(wèn)題的存在，決定采用多種方案進(jìn)行開(kāi)采實(shí)踐。

-600水平以上采用偽傾斜布置，先炮采頂分層，后懸移支架炮采底分層，放中間層煤，采50m，留80m條帶式開(kāi)采；-700～-600水平采用懸移支架機(jī)采一次采放全高、采50m，留80m條帶式開(kāi)采。

采用條帶開(kāi)采一次放頂煤采全高，緩解了工作面接續(xù)緊張，節(jié)約了大量支護(hù)費(fèi)用和回采工作面裝備費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率，降低了噸煤成本，且有利于采空區(qū)的防滅火工作。根據(jù)地面變形實(shí)測(cè)資料對(duì)這兩種方案進(jìn)行優(yōu)化，確定下一步礦井的整體開(kāi)采方案。

經(jīng)過(guò)地面巖移觀測(cè)，第一種方案地表最大下沉量為159mm，第二種方案地表最大下沉量為230mm。兩種開(kāi)采方案對(duì)地面建（構(gòu)）筑物的影響均未達(dá)到預(yù)計(jì)破壞程度。因此，條帶開(kāi)采一次采全高不會(huì)影響地表建筑物的正常使用，而且開(kāi)采成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)工作面的高產(chǎn)，有利于礦井達(dá)產(chǎn)和工作面接續(xù)。

進(jìn)入-850水平21采區(qū)后，50m面長(zhǎng)的采寬限制了工作面的集中生產(chǎn)，綜采支架上不去，工作面無(wú)法實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，生產(chǎn)能力低，地壓作用明顯，輕型支架的工作阻力無(wú)法滿足要求。論證后決定-850水平以下工作面采用傾斜長(zhǎng)壁布置，采寬85～120m，留寬110m，采用綜采支架放頂煤，采高2.2m，放煤高度6.3m，采放比1∶2.86。在21采區(qū)首采面2105工作面采寬為110m，深部標(biāo)高-980m，裝備了配套的綜采設(shè)備。

二、采煤方法的靈活選用

根據(jù)礦井實(shí)際地質(zhì)條件，斷層較為發(fā)育，特別是傾斜方向上的小斷層，為避免因斷層發(fā)育而造成回采工藝?yán)щy，減少煤炭資源損失，決定采用走向長(zhǎng)壁采煤法與傾斜長(zhǎng)壁采煤法兩種采煤方法。12采區(qū)無(wú)大的斷層發(fā)育，僅有落差小于5m傾斜方向上的斷層，較適宜采用走向長(zhǎng)壁采煤法。11采區(qū)-560水平以上傾斜方向上存有較多落差大于10m的斷層，斷層之間較宜采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法，有效地避免了斷層對(duì)工作面的影響，11采區(qū)-560水平以下，斷層落差變小平均為5m，不會(huì)對(duì)工作面的回采有大的影響，因此較適合采用走向長(zhǎng)壁采煤法。21采區(qū)傾斜落差達(dá)到20m以上，工作面走向回采較困難，較宜采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法。

三、調(diào)整生產(chǎn)布局，改進(jìn)回采工藝

礦井投產(chǎn)時(shí)，三個(gè)回采面同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)，十一個(gè)掘進(jìn)隊(duì)進(jìn)行開(kāi)拓準(zhǔn)備，年生產(chǎn)能力80萬(wàn)噸，生產(chǎn)接續(xù)緊張，工作面布置分散，三個(gè)工作面三個(gè)采區(qū)，南北翼皮帶系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，回采工藝落后，懸移支架炮采放頂煤、輕型支架機(jī)采放頂煤難以實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效。進(jìn)入21采區(qū)后，根據(jù)“創(chuàng)建百萬(wàn)噸采煤隊(duì)，創(chuàng)建5000m快速綜掘隊(duì)，建成高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井”的目標(biāo)，2105工作面已裝備了綜采設(shè)備，采用綜采支架放頂煤一次采全高，日產(chǎn)量4000噸，實(shí)現(xiàn)了礦井的高產(chǎn)高效。實(shí)踐證明，綜采放頂煤是一種新型的高產(chǎn)高效技術(shù)，它具有投入少，產(chǎn)出多，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)集中，出煤量大等優(yōu)點(diǎn)。

四、改造礦井生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)，合理利用主副井提升

針對(duì)主井提升和工作面生產(chǎn)的不均衡性，古城煤礦對(duì)主井煤倉(cāng)進(jìn)行了改造，由單倉(cāng)改建成雙倉(cāng)，儲(chǔ)煤能力提高了1倍，有效地緩解了主井提升和工作面生產(chǎn)不均衡在時(shí)間上的不統(tǒng)一性，即使在主井不提升的情況下也能夠保證工作面一個(gè)小班的正常生產(chǎn)，保證了礦井的高產(chǎn)高效。

五、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，提高回采率

回采率高低是評(píng)價(jià)放頂煤開(kāi)采成功與否的重要指標(biāo)，直接關(guān)系著礦井能否實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。影響綜放工作面回采率的主要有自然地質(zhì)條件、工藝要求和人為操作三個(gè)方面因素。古城煤礦三煤綜采時(shí)頂煤的冒放性等級(jí)為Ⅱ類，只要選擇合理的低位放煤支架和放煤口尺寸，頂煤放出率可達(dá)到80%左右。結(jié)合古城煤礦實(shí)際情況，采取以下針對(duì)措施：

1.因初采時(shí)老頂、直接頂對(duì)工作面頂煤沒(méi)有壓力，頂煤靠自重難以自行下落，同時(shí)由于采留比較大，兩端頭的頂煤較難垮落，為了提高回采率，加速頂煤的垮落，采用放松動(dòng)炮的方法對(duì)頂煤進(jìn)行松動(dòng)。

2.為了較準(zhǔn)確地計(jì)算回采過(guò)程中的動(dòng)用儲(chǔ)量，地測(cè)人員在工作面回采前，在兩順槽預(yù)先用煤厚探測(cè)儀對(duì)煤厚進(jìn)行探測(cè)，形成煤厚統(tǒng)計(jì)曲線，對(duì)工區(qū)下達(dá)考核指標(biāo)。皮帶運(yùn)輸采用核子秤計(jì)量，每月統(tǒng)計(jì)一次回采率，對(duì)達(dá)不到回采率指標(biāo)要求的工區(qū)倒扣產(chǎn)量。

3.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理工作，地測(cè)人員、生產(chǎn)管理人員和跟班安監(jiān)員對(duì)工作面的回采率情況班班監(jiān)督管理，要求各放煤口必須見(jiàn)矸，儲(chǔ)量管理人員每旬對(duì)工作面驗(yàn)收一次。同時(shí)，對(duì)放煤口的放煤狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查，防止不放或少放頂煤，并實(shí)行責(zé)任連帶。

4.充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿的作用，調(diào)動(dòng)職工的積極性，回收率與噸煤工資掛鉤，并制訂獎(jiǎng)勵(lì)政策，從而保證了頂煤回收率，促進(jìn)了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

5.優(yōu)化放頂煤工藝。采用雙輪順序間隔放煤方式，放煤由專職放煤工負(fù)責(zé)，全工作面只允許兩人同時(shí)放煤。

6.全面開(kāi)展QC質(zhì)量管理活動(dòng)，在基層單位成立以行政、技術(shù)干部、工人三部分組成的QC質(zhì)量管理小組，通過(guò)建立組織管理體系、目標(biāo)保證體系，開(kāi)展勞動(dòng)競(jìng)賽，提高噸煤工效和工作面回采率，降低噸煤成本。

六、結(jié)論

實(shí)踐證明，大采高、大采深、“三下”等特殊地質(zhì)條件下，通過(guò)采煤方法的合理運(yùn)用、生產(chǎn)系統(tǒng)的改造、生產(chǎn)布局的調(diào)整、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理的提高等，單產(chǎn)單進(jìn)水平提高，生產(chǎn)成本降低，經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高；質(zhì)量、安全狀況明顯改善；自然發(fā)火狀況得到控制。