高瓦斯条件下高产高效矿井建设

钟安选

一、高产高效工作面采煤方法

采用走向长壁后退式大采高采煤法，全部垮落法管理顶板。高产高效工作面初期一般长度设计为225米，工作面走向推进长度设计为1000米～2000米，随着生产经验、管理水平和队伍素质的提高，工作面走向推进长度加长到4000米左右。工作面采用三进两回通风系统。[1]工作面采煤机选用SL500型采煤机，刮板输送机型号为PF4－1132，工作面液压支架为DBT-SCHITD。

二、矿井主要地质特征

以某井田为例,井田面积约53.382KM2，井田范围内可采煤层有3#、9#、15#三层，总厚10.32米，可采含煤系数7.6％，其中3号煤层为主采煤层，厚度为4.45―8.75米，平均6.31米，结构较简单，全区稳定可采。本矿井属高瓦斯矿井，根据重庆煤科分院提供的3#瓦斯参数测定报告，矿井东区瓦斯含量为9.033m2／t，煤层无自然发火性。井田水文地质条件较简单，矿井正常涌水量约1000m3／min，最大涌水量为1400m3／min。

三、高产高效工作面工艺特点

（一）多巷道、大断面

工作面顺槽布置为五巷布置(三进两回)，巷道断面为5.0米宽以上的大断面巷道。以33021作面为例，33021、33025、33023巷为进风巷，33022、23024巷为回风巷，33021巷为工作面皮带运输巷，33025、33023巷为工作面辅助运输巷。33021巷为5.5×3.5米的矩形断面，33025、33013巷为5.0×3.5米的矩形断面，33022、33024巷为5.0×3.5米的矩形断面，3302工作面切眼为8.5×3.8米的矩形断面。

（二）工作面顺槽采用全锚支护

锚杆支护在本矿应用以来，尤其是大采高工作面，巷道采用锚网、钢带、锚索联合支护，起到了很好的支护效果。锚杆支护具有施工工艺简单、劳动强度低、可实现巷道快速掘进、适用于大断面巷道支护、简化综采工作面端头支护等特点。尤其是大采高工作面超前支护段，由于锚杆支护本身已考虑了超前压力的影响，使得采煤工作面超前支护段维护变得简单且具有很好的支护效果。[2]另外，采用锚杆支护较架棚支护巷道，省去了采煤工作面的回棚工序，同时，锚杆支护一改支架支护的被动支护方式变为主动支护，为安全增加了保险系统。

（三）工作面顺槽快速掘进

全矿井布置两个连续采煤机掘进工作面，服务于采煤工作面的顺槽掘进。连采工作面选用美国久益公司(JoY)生产的12CM27-10E型连续采煤机、飞利普斯公司生产的PM2110c型梭车、斯坦姆勒公司生产的BF-14B-54-64C型给料破碎机、瓦格纳公司生产的sT一3.5s型铲车，澳大利亚飞尔奇公司生产的CHDDR-AC型双臂钻机，法国赛特公司生产的TSl281、TSl243型负荷中心，国产DSP一1080／1000型胶带输送机。有了这样先进的掘进设备可实现高产高效工作面的顺槽快速掘进，保证大采高工作面的正常接替。以3302工作面为例，33021作面为本矿的第三个大采高工作面，工作面长度224米，工作面走向推进长度为3800米，工作面巷道总工程量为24187米，如此大的掘进工程量要实现工作面高产高效，必须提高掘进单进水平，快速完成高产高效工作面的顺槽准备。本矿于2013年3月由连采二队开133022、33023、33024巷的掘进，于2015年4月由连采一队开始33021、33025巷的顺槽掘进，于2016年3月1日，3302工作面全线贯通，两万四千余米的大断面巷道仅用了11个月就施工完毕，实现了连采掘进月平均单进152米，最高月进尺1402米的好记录，为高产高效工作面的顺槽准备奠定了坚实基础。

（四）大采高工作面综采设备配置

采煤机引进德国德国艾柯夫公司SL-500型交流电牵引采煤机，该机最大采高5.2m，截深0.865m，牵引速度0-31.8m／min，供电电压3300V，装机功率1715KW，机器重量88t，采用了世界上先进的状态监测和故障诊断技术，具有自动化记忆功能。液压支架及工作面刮板运输机、转载机、破碎机从德国DBT公司引进。液压支架形式为二柱支撑掩护式，支架高度：过渡架为2.25-4.5m，中间架为2.55-5.5m，中心距1.756m，工作阻力8638KN，初撑力5890KN，支护强度0.74-0.91MPa，支架重量为28t。液压支架采用了先进的PM4电液控制技术，可实现成组快速移架，移架循环时间6-8s，并可通过采煤机上红外发射与支架上红外接收，实现与采煤机联动。其它配套设备包括引进德国豪辛科乳化液泵，澳大利亚ACE公司顺槽胶带输送机，法国sITE公司负荷中心以及天津贝克公司监控系统，实现真正意义上的"强强联合"。

（五）大采高工作面采高管理

根据大采高工作面设备配置，采煤机最大采高为5.2米，支架最大支撑高度为5.5米，2301工作面为寺河矿首采工作面，该工作面采高控制在5.0米以下，2302工作面采高控制在5.0-5.2米之间，3302工作面采高控制在5.5米左右，如此大的采高也是实现大采高工作面高产高效的一项重要手段。

（六）工作面运输系统

工作面顺槽运输及大巷、主井主运均采用胶带输送机运输，带宽1400mm，运输能力为1600t／h～2500t／h，工作面主运可实现连续运输。工作面辅助运输采用无轨胶轮车运输，可以满足工作面各种材料、设备及人员的运输。

（七）工作面快速撤架、搬家、安装

按照传统回采工作面搬家方式，等工作面全线贯通以后再进行工作面的撤架、搬家、安装。需要两个月的时间，这样势必影响高产高效工作面效率。以2302工作面结束，3302工作面接替为例：3302大采高工作面为2302太采高工作面的接替面，为实现工作面的快速接替，创造性地提出"九字方针"，即"先撤架、后安装、再贯通"，3302工作面顺槽、切眼掘进过程中，2302工作面就开始撤架并安装，同时3302工作面顺槽皮带也加快安装进度，等3302工作面全线贯通时，工作面各设备已安装完毕，多队组、多工序交叉平行作业，即工作面掘进准备过程中，撤架、安装工作已平行展开，工作面贯通之时即工作面生产出煤之时。3302工作面从撤架、安装到贯通生产仅用时一个月，比传统搬家工艺节省一个月，极大提高了大采高工作面搬家效率。

四、高瓦斯条件下，高产高效工作面的瓦斯治理

高瓦斯矿井，在高瓦斯条件下建设高产高效工作面难度很大，以综合治理为原则，即抽放、通风、监测监控和管理四位一体的原则。

（一）抽放是根本：从瓦斯涌出的源头切断或减少瓦斯来源的根本性措施。

（二）通风关键：多风井、大风量、实行分区通风，是高瓦斯矿井治理的关键手段。

（三）监测监控是保证：寺河矿各采掘头面都布有监测监控系统。全面、及时、真实、可靠地将各采掘头面的瓦斯信息传递到地面，以自动报警、断电等方式防止瓦斯危险区域发生事故，监测监控是高瓦斯矿井安全管理必不可少的手段和保证。

（四）管理是核心：如果说抽放系统是"硬件"系统，那么，科学而严格的管理是必不可少的软件系统，再好的设备、仪器都是靠人来操作和运行的，从系统管理的角度来讲，以人为本是管理核心，也是管理的本质。因此，建立分工科学合理，岗位职能明确，精干高效的机构完善，人员配备齐全的抽放、通风及监测监控运行及管理机构，是高瓦斯矿井瓦斯综合治理的核心工作。

结语：建设高产高效工作面是一个不断摸索、实践的过程，要真正实现高产高效还存在提高资源回收、进一步提高巷道掘进单进水平、工作面超前瓦斯预抽时间短、矿井可持续发展等问题，这都需要在以后的生产过程中继续探索和实践。

参考文献：

[1]中国煤炭企协采掘机械化专业委员会，中国煤炭学会开采专业委员会，中国煤矿高产高效矿井建设论文集，徐州：中国矿业大学出版社，1997、1998、1999、2001、2005、2010.

[2]王显政，加快高产高效矿井建设，促进煤炭工业经济增长方式的转变，煤炭科学技术，2013.