综合放顶煤技术在伊泰阳湾沟煤矿的应用

综采放顶煤技术在伊泰阳湾沟煤矿的应用

作者：张海峰

（内蒙古伊泰煤炭股份有限公司阳湾沟煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

摘  要：本文简要的介绍了伊泰阳湾沟煤矿的概况和技改情况，通过实践总结了一些在高厚煤层进行综放工作的方法、技巧以及一些注意事项，为类似地质条件下采煤提供一些参考。

关键词：阳湾沟煤矿；放顶煤开采；安全管理。

一、概况

伊泰阳湾沟煤矿位于内蒙古自治区准格尔煤田内，行政隶属于鄂尔多斯市准格尔旗窑沟乡，井田面积1.033km²。阳湾沟煤矿含煤地层为石炭系上流太原组，二叠系下流山西组，主采煤层为6#煤层，煤层平均厚度为16.89米，总体趋势是由北向南，从东到西逐渐增厚，含3～15层夹矸，一般含5层夹矸，煤层地质构造简单，地层走向近南北，倾向西，倾角小于3º，井田内无断层和较大的褶曲构造，地质构造简单。顶板岩性主要为砂岩，炭质泥岩和泥岩，底岩性以砂质泥岩，细砂岩为主，局部为粗砂岩，煤层有自然发火倾向和煤层爆炸危险，属低瓦斯矿井。

二、放顶煤开采

1、发展过程

伊泰阳湾沟煤矿1994年建成并投产，设计生产能力为30万吨/年，采煤方法为房柱式炮采放顶煤回采工艺，由于该工艺回采率低且安全性差，阳湾沟煤矿于2006年5月进行第一次技改，改为悬移支架炮采放顶煤回采工艺，设计生产能力60万吨/年，由于采空区丢煤多，回采率低，工作面产量低且支架工作阻力小，工作面支护强度低，安全隐患大的问题，经过调研，伊泰公司决定对阳湾沟煤矿进行二次技改，改为综采放顶煤回采工艺，设计生产能力为120万吨/年，二次技改从2009年3月开始，经过7个月技改，于2009年10月份正式投产，至2011年9月已回采了二个工作面，共生产原煤210万吨，已回收了技改的全部投资，取得了良好的经济效益和社会效益。

2、工作面及设备布置

a、工作面布置

   因6#煤层厚度较大平均为16.89米，考虑《煤矿安全规程》对采放比的要求及本矿井设计规模，确定6#煤分两层开采，两层分界线为煤层中部厚度约0.5米的夹矸，上分层厚度约8.6米，下分层厚度约7.6米。

   工作面采用两条巷道布置方式，工作面回风巷担负工作面辅助材料运输兼回风，工作面运输巷道担负工作面煤炭运输兼材料运输，运输顺槽、回风顺槽和切眼均沿两层煤分界线布置，由于顶板比较破碎且帮部片帮严重，巷道均采用“锚杆+菱形金属网+锚索”的支护形式。

   采高2.8～3.0米，放顶煤高度平均为5.6米，采放比平均为1：1.9。由于我矿采用轨道运输，为了便于运输，我矿采用机轨合一的方式布置，工作面采用后退式。

b、设备布置

（1）工作面采煤机选用MG300/730-WD型电牵引采煤机，滚筒直径为1.6米，截深0.63米；

（2）工作面支架选用ZF9000-17/32型和ZFG10000-17/32型放顶煤液压支架。

（3）工作面前后部刮板机均为SGZ-764/400型可弯曲刮板输送机。

   在实际运行中，由于后部刮板机运煤量较大且经常发生由于不均匀放煤压死后溜子事故，后部空间较小清煤较困难，比较影响正常生产，在我矿采完一个工作面后将后部刮板机改为SGZ-764/500型可弯曲刮板输送机，很好的解决了经常压死后溜子现象。

（4）工作面巷道带式输送机选用DSS-1000/200型可伸缩带式输送机。

（5）乳化液泵站选用WRB400/31.5型，三泵一箱。

3、综采放顶煤工序布置

根据矿井设计生产能力，结合本矿的开采技术条件和机械化装备水平，我矿综放面采用三.八工作制，即两班生产，一班检修。

由于我矿工作面煤层厚度变化较大，为了提高回采率，我矿根据实践经验，适时调整采放工序，如果煤层较薄，采放比较小时采用两采一放为一循环，如果煤层较厚，采放比较大时采用一采一放为一循环，即：

（1）         煤层较薄时：

割煤→移驾→推前溜→拉后溜→割煤→移驾→推前溜→放煤→拉后溜。

（2）         煤层较厚时

割煤→移驾→推前溜→放煤→拉后溜。

4、安全管理

（1）顶板管理

a、采用全部垮落法管理顶板。正常生产时，工作面移架采用追机作业方式。当采煤机与未移架距离超过40组支架或发生片帮、冒顶时，必须停止割煤。采高不得超过3米。支架最大控顶距为5.2米，最小控顶距4.6米。

b、当顶板破碎时，采煤机割完顶煤后必须立即带压移架，并打出护帮板护住煤帮，煤壁片帮深度达到0.6米以上时还需拉超前架进行支护。

c、由于我矿采煤工作面两顺顶板比较破碎，为了维护上下两顺安全出口，机头3架、机尾2架不得放煤，为了防止在拉架时煤块从后部窜入刮板机，破坏两顺顶板完整性，实践操作中在机头3架，机尾2架处铺菱形金属网，随采随铺。

有时上、下顺槽尾巷较长时，只需在拉架后把上、下端头菱形金属网铰破，适当放煤后，尾巷随即就会垮落。

d、两顺超前支护长度不小于20米，抬棚一梁三柱，单体必须升紧、打牢、拴防倒绳，两顺安全出口均采用4米长π型钢梁配合DW31.5～180/100的单体，支护顶板，均采用四梁八柱的支护方式加强支护，切顶柱为双排单体液压支柱密集支护。

e、矿压显现特点

工作面在切眼预裂爆破后，向前推进35～40米后顶板初次垮落，在老顶初次垮落前适量控制放煤量，垮落时飓风较小，不会造成伤害。直接顶垮落步距为15～20米，随采随垮，无悬顶现象。矿压显现比分层开采小，无明显的初次来压，周期来压也不很明显。

（2）采空区防灭火管理

综放工作面相对综采工作面而言采空区丢煤较多而我矿的煤容易自燃，如何做好采空区防灭火管理是煤矿安全工作的重中之重，主要措施有：

①保持正常合理的推进度

我矿6#煤煤种为长焰煤，煤容易自燃，发火周期为45天。根据我矿对三带“散热带、氧化升温带和窒熄带”的研究分析，认为只要保持合理的推进度（1.8米/日）并采取其他防灭火措施，采空区是不会发火的。

②防止采空区漏风

采用均压通风是防止采空区漏风的主要手段，另外还需在工作面上、下隅角的切顶柱前吊挂挡风帘，防止向采空区漏风。由于综放支架较长，通风不畅容易在上隅角造成有害气体积聚，还可在机尾处吊挂导风帘，稀释上隅角有害气体避免上隅角有害气体集聚，根据需要还可利用飞灰充填带隔绝采空区；利用水砂充填带隔离采空区，喷洒阻化剂等措施隔离采空区。在工作面采完后及时封闭采空区，封闭必须符合要求，减少向采空区漏风。

③预防性灌浆

灌浆防灭火是将水、浆料按适当比例配置成一定浓度的浆液，借助输浆管送往可能自燃或已经自燃的采空区，以防止煤炭自燃火灾的发生。它是防止煤炭自燃火灾最有效、应用最广泛的一项措施。灌浆防灭火的作用是：包裹浮煤，隔绝与氧气的接触；堵塞裂隙、减少漏风；冷却自燃的煤炭。根据与回采的关系，预防性灌浆分随采随灌和采后封闭灌浆两种。

采前预灌是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆，这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自然、特厚煤层；随采随灌则是随着采煤工作面推进的同时向有发火危险的采空区灌浆，这是预防性灌浆采用的主要方法，采后注浆是采空区封闭后，利用钻孔向工作面后部采空区内注浆，目的是充填最易发生自燃火灾的停采线空间和封闭整个采空区。由于我矿是近水平煤层，因此我矿基本采用封闭后灌浆。

④惰性气体

在常温下，氮分子结构与化学性质非常稳定，很难与其他物质发生化学反应，它是一种良好的灭火用惰性气体。理论与实践表明，当氧含量降低到5～10%时，可抑制煤的氧化自燃，而氧含量降低到3%以下时，则可以使煤炭燃烧熄灭并阻止其复燃。由于氮气的特有物理性质、丰富的氮气资源和简单的注氮工艺，使氮气防灭火技术成为容易自燃的矿井不可或缺的防灭火技术，现在我矿正采用DM-800制氮机向采空区注氮，日注氮量平均为5800m³日，向采空区注氮后，采空区氧气浓度明显降低，防灭火效果明显。

结论：

（1）综采放顶煤一次采全厚采煤法具有技术先进，安全可靠、消耗少、效率高和生产能力大、吨煤功效高等特点，是厚煤层高效开采的最佳选择。

（2）只要保证工作面合理的推进度，在开采期间各种综合防灭火措施到位，采后能够及时封密采空区且封密质量合格，综放工作面的防灭火工作是较好管理的。

（3）上下端头的管理是综放工作面顶板管理的重中之重，只要严格控制放煤量和抓好铺网工作，综放工作上下端头是较好管理的。

（4）“三机”配套技术的优化设计是应用综放工艺取得高产高效的关键所在。

（5）由于综放工作面放煤时直接顶易于垮落，影响煤质较大，配套相应能力的洗煤厂，可大大地提高工作面的回采率和煤质，是提高产能和效率的有效途径。

参考文献：

[1] 金智新 于海勇，特厚煤层综采放顶煤开采理论与实践，煤炭工业出版社,2006.8

第一作者简介：

张海峰，男，1973年3月出生，1997年毕业于辽宁工程技术大学矿山测量专业，1999年5月调入伊泰集团工作，先后从事技术员、技术科长、副矿长、矿长等职务，现任伊泰煤炭股份有限公司阳湾沟煤矿矿长，由于其在工作岗位一直表现较好，连续8年被评为公司先进，2005年获得“鄂尔多斯科技新星”荣誉称号，2007年被煤炭部评为“劳动模范”荣誉称号。

现住址：内蒙古鄂尔多斯市东胜区神华佳苑2-206;

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