促进矿井高产效建设的思考

［摘要］文章对魏家地煤矿缓倾斜具有煤与瓦斯突出危险的易燃特厚和“三软、大动压”煤层条件的矿井高产高效建设经验进行了总结。以科技创新为突破口，结合优化采掘设计，合理集中生产，抓好地质工作保障、装备保障、系统保障，加强职工队伍建设，是实现复杂条件矿井高产高效建设的有效方法。

［关键词］复杂条件矿井；科技创新；优化设计；高产高效建设

魏家地煤矿是1对1989年12月投产，设计生产能力150万t/a的煤与瓦斯突出矿井。井田主体结构复杂，断层多，断层构造影响带面积广，煤尘具有爆炸性，煤层易自燃发火。矿井开拓方式为竖井单水平上、下山开拓.井田含煤地层为中下侏罗统窑街组，从上至下含3个可采煤层。主采煤层为一煤层，平均厚度13.1m，倾角15～31°全区分布稳定。

矿井原设计为2个采区“一综三高”4个走向长壁倾斜分层工作面达产，投产后由于生产地质条件与原地质报告有较大出入，综采工作面因地质条件复杂而失败，被迫形成当时以分层炮采为主的被动局面。后经多方调研和试验，缓倾斜具有煤与瓦斯突出危险的易燃特厚软煤层综采放顶煤技术和“三软、大动压、高瓦斯”煤层的煤巷锚网支护技术等试验成功，彻底改变了矿井生产面貌，使矿井稳步跨入高产高效矿井行列。在复杂条件矿井“双高”建设方面，独树一帜。

1 理清思路，明确矿井发展方向

效益是企业的生命线，且市场竞争日益激烈，而煤炭市场的竞争，关键是煤炭生产效率、成本、经济效益的竞争，因此煤炭企业向高产高效发展已成为占据竞争有利位置的必然选择。

在煤炭工业向社会市场经济体制转变的重要历史时期，魏家地矿适时提出跨越式发展计划，紧跟国家经济快速发展的大好形势，响应国家“十五”规划，加大矿井高产高效建设步伐，加快技改力度，加强生产技术管理与经营管理，以科技创新、改造和优化矿井采掘结构，合理集中生产，有效解决生产关键技术问题为建设“双高”矿井的突破口，在确保安全生产的前提下，使矿井经营效益实现新飞跃。

魏家地矿从1990年投产到1995年在“一综三炮”或“四炮采”的情况下，年产量在30万t左右徘徊，回采工效1.2～4.1t工。煤层的松软、高瓦斯、顶底板起伏严重等复杂条件，严重制约分层回采效率和掘进效率的提高。而且安全得不到保障.因此矿井不进行采掘方法的改革，就没有出路.经过周密研究，提出科技兴矿方针，明确矿井必须依靠科技进步，克服复杂条件带来的困难，走高产高效建设之路。

2 科技创新明确矿井发展目标

2.1缓倾斜有煤与瓦斯突出危险的易燃特厚软煤层综放试验

该技术于1995年10月～1996年8月在魏家地矿西一采区1110综放面进行工业试验并一举取得成功。主要采取的先进技术，一是在瓦斯防治方面采取超前掘巷抽(捧)放瓦斯，使工作面回采前解突，布置“E”型通风系统，回采时利用通风系统有效排放瓦斯，解决瓦斯超限的影响；二是在防灭火方面采取注氮为主，随采随灌、充填喷涂为辅的综合技术；三是防尘方面主要采取以煤层注水为主，完善喷雾降尘为辅的综合技术，并配合较先进的束管监测和集中监控装置对采空区、工作区域的气体动态进行监控；四时液压支架的合理选型和“三机”合理配套该技术打开了魏家地矿建设“双高”矿井局面，1996年矿井产量一跃达到68.63万t，回采工效升至13.42t/工，矿井开始扭亏为盈，至2002年“一井一面”安全生产102万t。

2.2“高瓦斯，三软，大动压”煤层煤巷锚网支护技术试验

魏家地矿回采面两道在锚网支护试验成功之前为棚式支护，因开采深度深，地应力大，“三软”煤层，加上瓦斯压力、开采动压的影响，回采巷道多次维修还屡遭破坏，严重影响行人、通风和运输，以至影响正常生产。在认真吸取1995年、1998年2次煤巷锚网试验失败的教训，改变参数再次试验，终于取得了成功.锚网支护试验中以跟踪观测、及时分析和调整锚网支护参数、狠抓施工质量、研究改变锚杆结构贯穿试验工作的始终.其支护从明显改善了巷道支护状况，解决了回采面两道严重变形而制约正常推进的卡脖子问题，而且节约巷道维护费用、降低支护成本、降低工人劳动强度、利于防止巷道发火等。

2.3断层构造影响带内特厚突出煤层表外储量的综放开采技术研究与应用

魏家地井田断层多，表外储量巨大。就F1-2断层组影响面积达2.18Km2，被影响储量3845万t，《建井报告》将这部分储量划分为表外储量。在1102综放面设计时通过认真分析西一采区东南区域地质资料等，认为随着采煤技术在综采放顶煤方面的重大突破和煤层超前钻探抽放瓦斯技术的成熟，尤其是放顶煤技术对煤层厚度变化、复杂地质构造的适应，如进一步掌握区域内煤层结构、赋存、顶底板状况后合理设计方案，解决好巷道布置与掘进支护、掘采期间的瓦斯防治等安全技术问题，就能够安全顺利回采。论证后，提出了合理的掘进与回采技术，对在断层构造带内而地质构造复杂、应力状态复杂、松软、瓦斯影响大的西一采区东南区域表外煤层储量进行了安全回采，且回采的同时顺利跨上山、穿越空巷和摆采不同方位。1102综放面回收表外储量133.6万t，且该表外储量回采期间又创日产6196t，月产14.23万t的纪录。

2.4锚索支护施工技术的应用和综放面支架横向上行运输安装技术

魏家地矿西一采区1107切眼掘进时试验成功了松软大动压双突煤层大跨度煤巷锚索施工技术，之后在大断面组装(拆卸)峒室施工时得到应用。1107、1106两工作面大跨度切眼(7.2～7.4m宽)及两组装峒室的快速安全施工成为魏家地矿松软大动压双突煤层锚网(索)支护的典范。突破了切眼小断面掘进，安装时再进行扩掘，即加工序又不安全。在确保大跨度切眼安全掘进与支护方面提出：减小落煤对围岩的干扰震动；及时打注顶部锚杆和锚索，有效控制“复合型”顶板离层；跟踪矿压观测，随时掌握顶板下沉、两帮位移，及时分析调整支护参数；掘进窝头断面布置4个Φ89mm、15～20m长的超前释放瓦斯钻孔，来减少瓦斯动力现象对掘进施工的影响。切眼的大跨度安全支护，给支架安装提供了宽畅的空间和安全的顶板。锚索支护方式的应用，也突破了以往松软煤层开切眼、大断面峒室密棚支护的一贯方式，在支护安全上得到更好的保证外还节约了大量坑木。

本着合理应用机道运输支架，安全安装的原则提出倾斜切眼支架上行运输、从上向下依次就位安装技术，并以一次性成巷大跨度切眼为首要保证因素，在下出口外附近设计组装峒室，为支架就近组装和及时上运创造条件。1107综放面支架安装首创了倾斜切眼上行运输、从上向下就位的安装技术，该技术的应用将安装时间缩短为原正常安装时间的2/3，且安装更加安全可靠。

3 优化采掘设计，合理集中生产，促进“双高”矿井建设

为使魏家地矿生产经营持续快速发展，对矿井进行了达产优化设计，改造和优化采掘结构、合理集中生产。在充分分析地质资料、矿井已形成的开拓系统、采用采掘新技术的基础上，提出矿井“一井两面”达产(150万t/a)的采掘优化布置技术方案，超前研究解决增产、达产中矿井生产环节问题，使矿井生产经营发展同时具有高效性和稳定持续性。在工作面布置革新上主要有：利用沿空送巷技术减少工作面间的隔离煤柱；利用跨上山技术回收原上山保护煤柱；利用构造影响带内回采技术回收构造影响带煤层;合理增长工作面斜长和走向尺寸以相对增加工作面可采储量万吨掘进率、减少搬家接面次数。西一采区1102、1106综放面的设计已经突破了复杂条件下较短走向(450m左右)的状况，设计跨上山回采，走向增长为1200m，且1102工作面后期回采表外储量，1106工作面又合理增长工作面斜长、两道沿空送巷布置，大幅度提高了煤炭资源回收率。就1102、1106两工作面与原工作面比较，能够多回收丢失的煤柱58.8万/t。

4 抓好高产高效建设的三个保障

4.1地质工作保障

魏家地矿地质条件非常复杂。对地质因素的疏忽会导致矿井生产的被动，原1104-1综采的失败，根本原因是未弄清顶板起伏和靠近顶板夹矸的危害。1102综放面在断层构造带内正常回采，是对地质状况的透彻分析和制定得当回采技术方案而成功的。因此对地质条件复杂的矿井，地质技术工作尤为重要，可称之为生产前提性保障工作。在地质工作方面，矿生产技术人员以高度的责任心进行细致地分析，一方面利用矿井现有地质钻孔，和已揭露的煤岩巷道及布置探巷获取资料来综合分析工作面设计区域的煤层赋存结构及顶底板情况；另一方面采用物探手段，用瑞利波探测仪对工作面机道、回风巷的底煤、夹矸厚度及夹矸下煤层进行探测，用坑透仪做工作面坑透，作出CT成果图，测出异常区域，结合探巷、钻孔等资料分析，为超前制定具体回采方案提供科学依据。

4.2装备保障

矿井设计已配套了能够提升176万t/a(2003年核定数据)的西德GHH公司Φ4×4提升绞车，能够满足增产需要；在采掘装备上，近几年的综放生产中，综放支架采用ZFS3600—17/28或ZFS4000—17/28支撑掩护式低位放煤液压支架，能够适应本矿综放生产；三机配套也以SGD—630/220刮板机、SZZ—730/160转载机、DSP-1063/1000皮带机为主；采煤机配套2003年开始按大功率配置MJ—2000/500QWD采煤机，一方面能够较好地解决夹矸影响问题，另一方面能够加快割煤速度；掘进装备上，配备了晨光75型综掘机S100型综掘机和SJ44-800皮带运输机，在三软高瓦斯煤层条件及锚网索支护方式下已达到平均月进210m的掘进水平。

矿井今后的设备配置计划为：综放工作面按合理增大工作面尺寸而提高单产的要求，向采用大功率电牵引采煤机、大能力输送机、电液控制支架、不停机自移式转载机和带式输送机尾等机电一体化重型设备方向发展，工作面设备供电等级逐步提高，机电操作逐步实现微机化。液压支架的改造与更新向更加适合于煤层顶底板类型和赋存条件的高阻力、高可靠性方向发展：综掘工作面技能够充分发挥设备效能和改善施工工艺提高单进，逐步配套适合煤层条件和巷道断面的高性能综掘机、皮带机、锚杆钻机，及向高性能掘锚一体机方向发展。

4.3系统的保障

1997年矿对大巷运煤方式进行了革新，由串车运输改为皮带运输，超前为矿井增产做好准备。目前大巷运输系统能够满足达产需要。高瓦斯或“双突”矿井的通风系统是至关重要的。魏家地矿将矿井通风系统的管理作为重点工作来抓，2000年6月对矿井通风系统进行了改造，使南风井主扇运行达到最佳工况，满足现有采掘通风需要；2003年开始掘进西一下部总回风巷，甩开原穿煤层的易变形的总回风巷，使通风系统更加畅通，按计划随着采区延伸可启动北风井主扇，因此不管现在还是将来，矿井通风系统安全运行都有保障。采区及各个采掘工作面都严格按设计施工，确保各生产系统安全畅通。提运选系统也提前进行改造，保证矿井达产增产的需要。在安全系统方面，根据本矿“双突”的特点，装备了国内先进的K2—95型矿井瓦斯集中监测系统及可靠的束管监测系统、氮气防灭火系统、瓦斯抽放系统，确保了安全生产。

5 加强职工队伍建设，夯实“双高”矿井建设基础

魏家地矿每年年初对生产经营指标层层分解，明确责任、目标和重点工作。各施工队围绕“高效”加强管理，从施工各环节、各因素，有计划、有步骤开展工作。综放、综掘队以抓好正规循环为出发点，努力加快工艺循环，加强工艺各环节质量管理，结合落实矿井采掘机械化会战和顶板安全会战要求，严抓内部管理，克服由于地质条件复杂而带来的诸多不利影响，实现向管理要效益的良好局面。对综放、综掘职工队伍建设主要从两个方面提高综合素质，一是通过岗位练兵，现场由熟练工一对一教带非熟练工提高操作水平；二是由矿培训中心组织进行定期培训学习，有计划的提高工种理论知识和思想教育学习，强化学习操作规程及安全规程。针对矿井采掘机械化程度的不断提高，做到了重视落实岗位责任制，和落实设备强制检修，有隐患当班必须及时处理，使综放队、综掘队成为不怕复杂条件能打硬仗的施工队伍。队伍建设也非常重视团队合作精神的培养，对关键工程和难点工程采取矿领导驻队，技术管理骨干现场跟班指导。实践证明，矿井高素质的队伍是完成复杂条件下各种工程的首要基础。

6 结论

建设高产高效矿井是一项复杂的系统工程，需要从地质勘探、巷道布置、工作面装备、工艺技术、巷道支护、生产系统等许多方面提供可靠保证，也与人员素质、管理水平密切相关，尤其是地质条件复杂多变又增加了其多种影响。通过对魏家地煤矿缓倾斜具有煤与瓦斯突出危险的易燃特厚和“三软、大动压、高瓦斯”煤层条件的高产高效矿井建设发展经验看，以科技创新为突破口，结合优化采掘设计，合理集中生产，抓好地质工作保障、装备保障、系统保障，加强职工队伍建设，是实现复杂条件矿井高产高效建设的有效方法。