华亭煤业创新急倾斜煤层群开采技术

　　“项目研究并量化了急倾斜特厚煤层走向长壁分层综放开采条件下工作面串联弦线变坡围岩与煤层力学特征，并成功应用于试验工作面。”日前，在由中国煤炭工业协会组织的科技成果鉴定会上，中国工程院院士钱鸣高、袁亮等专家对华亭煤业集团创新实施的“急倾斜特厚易燃煤层群综合机械化放顶煤开采”项目给予了高度评价。经专家鉴定委员会评定，一致确定这一科技成果达到了国际领先水平。

　　首提急倾斜走向长壁开采模式

　　资料显示：目前，国内外在急倾斜特厚煤层开采方面，主要采用传统的水平分段综采放顶煤采煤法，这种方法由于工作面长度受到限制，生产能力小，顶底板三角煤损失量大，回采率低，资源浪费严重，难以实现高产高效。

　　“华亭煤业集团东峡煤矿可采煤炭储量中，平均倾角在55°以上的储量有2652万吨。能不能解决急倾斜煤层群开采技术难题，是影响矿井安全高效发展的关键。”华亭煤业集团生产技术部负责人范振东表示。

　　为解决这一难题，华亭煤业集团成立了项目攻关课题组，开展技术理论研究和科技攻关。在东峡煤矿井田西翼进行试验，采用急倾斜走向长壁倾斜分层综合机械化放顶煤、全部陷落法管理顶板的方式进行开采。将总厚度为20米的煤层分两层开采，先后布置37220-1和37220-2两个急倾斜综采工作面。“这两个工作面设计可采走向长度分别为1036米到1125.5米，倾角在55度到74度之间，工作面煤层厚度在9米以上，属于国内典型的急倾斜特厚煤层。”华亭煤业集团东峡煤矿副矿长冯斌说。

　　针对急倾斜煤层结构复杂、层理紊乱、受力易破碎等特征，设计采高2.6米，放顶煤厚度7.2米，采取“两采一放”和全部垮落法管理顶板的综采放顶煤工艺。创新设计了“急倾斜综放工作面反S形切眼布置方法”、“急倾斜煤层走向长壁综放工作面的双斜切布置方法等技术，得到了国家专利认证公示。

　　“课题组提出的工作面支架五种失稳模式和确定的控制支架—围岩稳定性的极限平衡准则，为工作面的设备选型设计及顶板管理提供了理论依据。”专家组表示。

　　创新设计成套急倾斜综放开采装置

　　在急倾斜特厚煤层赋存条件下实施综采放顶煤开采，不仅面临顶煤可放性差、煤岩动力失稳等问题，还会遭遇工艺与装备可靠性的考验。华亭煤业集团项目课题组经过4年的实践和探索，开发出了适合于东峡煤矿的急倾斜特厚煤层综放安全开采工艺技术与装备。

　　在工作面安装过程中，针对运输环节复杂、支架下放难度大等困难，课题组广泛开展安装技术论证，科学设计安装程序，把每一次安装遇到的难题作为技术攻关的起点，在最短的时间里掌握了一系列关键技术，仅用24天就将总重量728吨的综采设备安装到37220—1急倾斜工作面上。而在第二个急倾斜综采工作面—37220-2工作面时，课题组则采用了NC-20/30型快速安装设备，将过渡支架和圆弧过渡段两柱式液压支架纵向下放，通过调向后就位安装，降低了人工作业强度，提高了安装效率和安全作业度。在回采过程中针对支架倒架等现象，课题组研制出了双侧双活、大行程、大推力的顶梁侧推机构，以及浮动导向横梁构成的底调装置，有效地调控了支架的倒滑。同时，华亭煤业集团还对端头支架进行了科学改进，创新设计制造了多功能端尾支架和超前支架。“我们把它称为‘一架三用’多功能支架，这种支架的设计应用，解决了综放工作面端头和端尾支护及端尾‘三角区’封闭性的技术难题。”冯斌说。

　　在整个急倾斜特厚煤层走向长壁综采放顶煤开采技术研究项目过程中，华亭煤业集团通过整体科技攻关，研制了适应急倾斜煤层长壁综放开采的成套国产装备，取得包括多功能液压支架在内的实用型专利6项。

　　研发安全高效防灭火工艺

　　华亭煤业集团东峡煤矿急倾斜综采工作面在回采过程中，由于工作面倾角大、采空区漏风风压大、“烟囱”效应强烈，加之工作面处在瓦斯富集的O型圈上，因此，工作面防灭火和瓦斯防治任务十分繁重。

　　课题组试验成功了塑性黄土和液氮惰化降温防灭火成套技术，成功解决了工作面防灭火问题。利用下行通风技术，降低了工作面采空区的漏风风压，弱化了工作面“烟囱”效应，缩小了采空区自燃带的范围。课题组还积极开展了急倾斜厚煤层长壁综放开采工作面矿压显现规律和顶煤运移规律研究，提出了急倾斜厚煤层长壁工作面采空区顶板旋转垮落和“L”火灾危险带理论。研发了工作面采空区分布式光纤测温预警技术和适应于华亭矿区矿井的采空区自燃危险区域空间分布状态的智能预测系统，通过工作面两顺槽深孔差异预裂爆破断顶技术、液氮井上低温气化灌注式和井下直注式相结合的高效防灭火工艺，保障了工作面的安全生产。

　　37220-1工作面最高单班产量1300多吨，最高日产2500多吨，最高月推进102.2米，回采煤量53.43万吨，综合回采率达到75.9%。截至2015年3月25日，37220-2工作面累计推进736.2米，累计生产原煤83.1万吨，工作面回采率达到90%以上，平均日产量达到2493吨，月产量达到6.2万吨；最高日产量达到3918吨，月产量达到10.14万吨，工作面实现了安全回采和高产高效。

　　“华亭煤业集团急倾斜特厚易燃煤层群综合机械化放顶煤开采技术的成功研究应用，不但解决了东峡煤矿2600多万吨复杂条件下急倾斜煤层的安全高效开采问题，同时为国内同条件煤层的安全高效开采提供了有益经验和途径。”专家组认为。