山东良达采矿服务有限公司 山东省 泰安市 271219
摘要：随着我国社会经济水平的逐步提升，我国工业化建设进程逐步加快，工业生产以及化工生产的煤炭需求持续增加，在极大地带动了我国煤矿行业迅速发展的同时，也给煤矿开采企业的开采作业质量安全带来了前所未有的挑战。近年来，现代科学技术前所未有的发展创新，煤矿综合设备在煤矿开采中得到了广泛的应用，本文就煤层大采高开采矿压控制技术应用条件进行分析，深入探究了当前煤层大采高开采矿压控制技术，望对我国未来煤层大采高开采矿压控制技术的应用与发展提供相应借鉴。
关键词：煤层开采；大采高开采；矿压控制技术
1 煤层大采高开采矿压控制技术应用条件
1.1 矿井井型大型化
代表现代煤炭生产水平的矿井，主要特点是产量大、效率高，井型是大型或特大型，年生产能力一般为500万吨甚至更高，矿井井田范围也逐渐增大，原规划的几个矿井的井田合并为一个井田开发，只要煤层地质条件允许，应尽量采用平硐、斜井或平硐斜井综合开拓方式，以便使用大型带式输送机实现大煤流连续运输。主斜井、副立井的综合开拓方式有较大发展。斜井采用钢丝绳牵引带式输送机和钢芯带式输送机，运输能力大、连续性强。立井断面大、距离短，提升、通风、管线敷设都较方便，节省物料和人员的上下井时间。因此主斜井副立井的综合开拓方式十分有利。矿井要求开拓布置系统尽量简单，一般采取沿煤层布置开拓大巷，沿大巷两侧布置条带工作面。
1.2 煤炭生产集中化、设备选型配套合理化
代表现代煤炭生产水平的综采工作面的长度一般在200m以上，推进长度也不断加大，以利于高度集中生产。加长工作面主要是为了减少进刀次数，相对增加工作面有效截割时间，以提高工作面单产；延长工作面走向长度则可减少年度搬迁次数，增加有效生产时间，提高设备利用率。工作面运输平巷和回风平巷采用大断面多巷式布置，一般为双巷或三巷，主要是满足通风和辅助运输的需要。还有采用四巷或五巷布置，实现长壁与短壁工作面相结合的开采方式，这种方式要根据工作面采动矿压显现规律留置安全可靠的护巷煤柱，优点是采准合一，产量大、资源回收率高。由于高产高效工作面推进速度较快，工作面端头支护和巷道维护简单，所以平巷顶板一般以锚杆支护，工作面上、下端头使用加长顶梁的液压支架支护。端头支护方式简化，非生产时间缩短，为工作面实现高产高效创造了条件。
1.3 培训管理科学化
近十几年国内外的实践表明，综采工作面要实现高产高效，除了要装备先进的综采设备外，还必须组建经过专业培训的工人和高素质的管理人员队伍。同时合理的劳动组织、科学的设备维护、运行操作规程和安全质量标准化管理制度等也是综采工作面系统工程中的重要环节。在工作面的作业班次上，一般实行“两采一准”和“三采一准”作业制度。多数矿井仍沿用四班作业制，三班生产，一班准备，每班作业时间为6小时。加强机电设备维护运行和安全质量标准化管理，是保证综采工作面的机电设备有较高开机率的重要措施。例如，采用事故因果分析图、超前预测系统管理法等对机电设备运行质量进行定性定量管理，考核评定等级并与分配挂钩，就可提高设备的开机率。
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2 当前煤层大采高开采矿压控制技术
2.1 瓦斯治理
在高瓦斯条件下实现高产高效，瓦斯抽放最为关键，几年来，从抽放系统和工艺上进行革新。实际瓦斯治理工作中，主要有以下几类技术：第一，先后增加东风井井底和小东山井底抽放泵站，扩大抽放范围，提高瓦斯抽放能力。第二，由单一的本煤层近距离抽放发展到区域递进式抽放。第三，抽放瓦斯管路采用采空区抽放和工作面预抽双系统，保证了采空区密闭的安全进行。第四，采用千米定向钻机和国产MK系列普通钻机有计划有目的地施工本煤层瓦斯预抽钻孔，截止目前矿抽放进尺每天达到近5000m，抽放量每天达到近1 xl06m3。 第五，提高采高，减少老空区丢煤，降低采空区瓦斯涌出量。在瓦斯抽放工作中切实做到多措并举、应抽尽抽、效果达标。大采高工作面区域配风量由当初10000m3／min左右，降低到目前的6000～8000m3／min，采面作业环境大大改善。
2.2 初采工艺
大采高工作面初采最先在2301首采面采用顶板自行垮落的方式，切眼顶板由于有锚杆锚索等支护不能随支架推进及时垮落，造成支架后部顶板和掩护梁问空间不能及时充实，大量瓦斯积聚，直接顶来压后基本顶一次垮落面积大，初采过程始终受到顶板和瓦斯的双重威胁。 随后初采工艺优化为在支架安装过程中，逐架退掉切眼顶板支护锚索托盘，支架安装完毕后，在顶板打炮眼放震动炮的方式(每架2个炮眼，前后各1个，炮眼深度2.0m，每个炮眼放7个药卷)使切眼顶板遭到破坏，切眼顶板随支架推进及时垮落充填采空区，顶板和瓦斯状况明显好转。保证了工作面初采期间连续推进。初采时间也由原来的7―10d缩短至5―7d。
2.3 末采工艺
在工作面末采时，矿井经历2次大的冒顶事故，给撤架带来严重影响，经过不断实践、总结、完善，逐渐掌握了一套合理、可靠的末采工艺。率先提高主撤垛式支架支护阻力，由7400kN的垛式支架改为1 2000kN垛式支架，缩小主撤通道断面由原来的5.0m x3.8m优化为3.5mx3.8m，提出末采挂网和采高的最合理参数末采开始挂网由原来16m减到现在14m；末采采高由原来的4m提高到4.5～5.0m；加固煤体强度在距主撤贯通120～50m期间，提前对工作面两巷距贯通100m范围及主撤通道与工作面贯通侧注化学浆，提高末采期间巷道及主撤煤体的自身抗拉、抗剪强度，加强末采期间劳动组织管理 缩短联网对割煤的影响时间，提高工人联网技能 提前对参与末采的职工队伍进行联网培训，保证了联网速度和质量，通过上述措施主撤通道抗动压能力大大增加，工作面末采时间由原来的7～8d缩短为4d。
2.4 留巷技术
矿井6.2m采高工作面全面推广后，回采工作面最大采高由原来的5.5m加大到6.2m，随着采高的加大，工作面采场及留巷巷道矿山压力加剧，原来简单的锚索补强留巷技术已不能满足需要。结合矿井实际首次提出Φ22mm短锚索+钢筋网的全断面补强方式，并付诸实施，留巷效果明显好转，巷修工程量大大降低，给接替面的顺利回采创造了良好条件。
2.5 顶板控制
大采高工作面的顶板控制是大采高工作面现场管理的重要环节，主要采取了以下措施：加强支架初撑力管理，不得低于24MPa；充分发挥支架伸缩顶梁和一、二级护帮板功能，严格控制梁端距，超前拉架、追机拉架，提高支架及时支护效果；加强工作面乳化液泵站压力管理，不得低于31.5MPa。针对煤壁三角区顶板控制这一难点，提前对煤体破碎的三角区注瑞米材料加固煤体，提高煤体自身支护强度，提高超前支护范围和强度，对动压影响巷道，超前100m架棚进行维护，支护强度不小于一梁四柱。
结束语
随着我国煤矿开采规模的不断扩大，在煤矿开发利用中应用煤层大采高开采矿压控制技术，不仅能够大大改善煤矿开采环境，还能够从根本上上实现从低采到高采、从单一开采到多样化开采，极大地提高了煤矿开采作业的精细化管理，能够从根本上提升煤矿开采的工作效率。有利于促进我国煤矿开采行业长期稳定地发展。
参考文献
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论文作者:牛大力,张兆亮,韩强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/10
标签：工作面论文; 顶板论文; 煤层论文; 瓦斯论文; 支架论文; 矿井论文; 作业论文; 《防护工程》2018年第7期论文;