“两硬”条件下安全高效开采技术,是大同煤矿成功的开采工艺。多年生产实践证明,坚硬难冒顶板控制技术是大同矿区井工开采最基础、最重要的环节。顶板安全是生产的保障,是效益的前提。抓住了顶板安全,就抓住了产量;漏了顶,就是漏了产量和效益。19xx-20xx年期间,同煤集团公司综采工作面共发生重大垮漏顶事故44次,影响生产974 d,产量达205.3万t。不仅打乱了矿井正常的生产秩序,而且也给安全生产、煤质信誉带来了不良影响。面对严峻的顶板管理形势,20xx年1月16日,集团公司本着早动手、早安排、早预防的方针,及时召开了春季顶板管理工作会议,分析形势、汲取教训、制定防范控制措施,把顶板管理工作放在了等同于“一通三防”的管理位置来抓。各矿相继出台多项顶板管理办法,使顶板管理工作出现了良好的发展势头,全公司重大垮漏顶事故明显减少,20xx年发生5次,20xx年发生2次,有力地保证了安全生产,促进煤炭产量稳步提高。20xx年集团公司原煤产量突破4 000万t大关,比19xx年增加1 136万t;综采产量达到了3 000万t,占回采产量的92.14%,并每年以150万t的速度递增;综采单产上到7万t,比19xx年提高了17%,实现了历史性的跨越。通过近几年来的顶板管理工作,取得了一些成绩,总结了一些经验,主要的经验有以下几个方面。
1 制度健全责任明确
成立以生产矿长和总工程师为首的顶板管理领导组,进一步完善各级领导和业务部门及基层一线的顶板管理责任制。开展全方位的顶板管理活动,切实加强对顶板管理工作的领导;针对本单位的实际,制定顶板管理办法,规划顶板管理目标,完善顶板管理措施。通过层层落实责任,真正做到了目标明确,责任到人,使顶板管理制度不断完善,顶板管理工作步入正轨。顶板管理领导组坚持抓好日常管理,充分利用“三个会议”落实顶板管理责任,即:“早晨碰头会重点安排,下午作业会通报情况,每月顶板例会进行分析总结”,使顶板管理工作面貌一新。抓落实,重实效,有指标,严处罚,不仅监督过程,而且检查结果,对不负责任,违反规定作业的从严处罚;对管理不到位,发生漏顶事故的责任者,撤换免职,使顶板管理制度扎实有效落在实处。
2 深入开展质量标准化工作努力提高现场管理水平
质量标准化工作是煤矿安全生产的基础,也是提高现场管理水平、搞好顶板管理的重要手段。几年来,集团公司坚持以质量标准化为核心,加大工作力度,狠抓现场管理,狠抓支护质量。在管理上树立“以人为本”的观念,进一步规范人的不安全、不标准行为;在达标上实现“由突击型向经常型、静态达标向动态达标、管结果向管过程”的三个转变,把标准化管理纳入到每道工序、每个环节;在作业中实行“分段分片挂牌标记责任制”,谁施工谁负责,谁操作谁管理,真正把责任落实到每个区队、班组、个人身上。针对质量标准化发展水平不平衡的情况,坚持把标准化例会开在现场,开在井下。到搞得好的矿学习顶板管理经验和做法,到顶板管理较差的矿帮助找差距、想办法,促进顶板管理水平不断提高。
3 创新顶板控制手段确保工作面安全高产
随着开采煤层向下部煤层转移,顶板条件发生了较大变化。坚硬顶板、复合顶板、近距离煤层顶板、以及地质破碎带、集中应力区等交替并存,给回采工作面的顶板控制管理带来很大困难。为了保证安全生产,各单位都重视了对自身顶板条件的分析研究,及时掌握顶板岩性的变化情况,因地制宜采取了多种有效控制方法。
(1)对坚硬顶板,坚持“三强对两硬”的技术路线。在采用传统强制放顶方法的同时,不断改进放顶参数,形成了“初次深孔放顶、步距深浅孔结合、工作面中部大角度拉槽破坏顶板完整性”相结合的科学强制放顶技术。如同家梁矿开采11#层311盘区工作面时,由于受坚硬顶板集中应力的影响,顺槽巷道煤壁出现冲击来压,煤壁煤体瞬时大量抛出,炸帮深度达2 m,工作面超前80 m范围内顶板下沉量近1 m。我们经过研究分析,采取了“支、卸、放、注”的综合处理措施。“支”是在巷道进行超前支护,超前距离达到200 m;“卸”是在巷道两侧煤体施工大孔径卸压孔,并放震动炮增加煤体裂隙,防止集中应力形成;“放”是向本工作面老采空区及相邻采空区实施深孔爆破,破坏顶板的完整性,降低顶板来压强度;“注”是在工作面进行煤层注水,降低煤体强度。通过综合治理,有效地防止了顶板来压对工作面的威胁,顺利开采了3个工作面,最高月产达到9.6万t,实现了安全高效生产。
(2)综合治理复合层及断层破碎顶板。一是通过改革采煤工艺,变双向割煤为单向割煤工艺,保证工作面的移架速度和支护质量;二是采取“打钢针、棚假顶、快推进”的有效措施,较好地解决了支架端面冒顶这一难题。大斗沟矿在开采81604工作面时,遇到120 m的破碎带,机道顶板难以控制。通过采取上述措施,安全地通过破碎带,工作面单产稳定在8万t以上。
(3)对极近距离煤层顶板,采取了“降阻力、留顶煤、化学加固”相结合的顶板管理手段,并取得了成功。四台矿在11#层8423高瓦斯涌出区工作面开采时,顶板不仅存在上部未采空的坚硬条件,而且还有11#层与10#层采空区层间距只有0.4~1.6 m的顶板,顶板控制成为安全开采的最大难题。通过技术人员的联合攻关,选用了适应能力较好的ZZS-6000支架支护顶板;在过采空区的顶板控制上,通过降低支架工作阻力,留煤顶增加顶板厚度,用化学聚合产品充填冒落空洞区域防止瓦斯积聚的顶板管理手段,安全顺利地采出了该面,最高月产达13万t。
(4)在四老沟大采高工作面顶板控制上,集团公司专门成立了顶板控制研究组,从巷道布置设计开始时就把顶板的控制方法做为大采高工作面能否成功的关键,对四老沟矿大采高工作面的巷道支护、端头超前支护、机道防片帮漏顶控制以及采空区坚硬顶板处理等,进行论证分析,采取了深孔爆破放顶,科学计算放顶参数,装备了较先进的ZYDC-Ⅱ型综采支架阻力连续记录仪,用3个月时间安全顺利地开采了8402首采面,最高月产达27万t,顶板控制达到了预期的效果。
4 加强矿压观测分析实现科学管理顶板
矿压观测是科学管理顶板的重要技术手段和基础依据,是实现综采工作面顶板控制由经验型向科学型转变的一条有效途径。近年来各矿注重对矿压观测仪器仪表的投入,加强矿压工作的`管理,通过矿压观测,分析顶板动态,提高支护质量,查明综采工作面顶板冒落的主要成因和变化规律,分清主次,抓住关键,提出对顶板控制的改善措施,有效地防止了漏顶事故的发生。20xx年共刊出矿压动态简报124期,上仪表观测的综采工作面39个,发出来压预报392次,准确率达到80%以上。
5 加强掘进工作面的顶板管理
自19xx年从邢台局引进锚杆、锚索联合支护技术以来,我们下大力气积极组织推广应用。经过几年来的实践应用,使用范围不断扩大,从复合层顶板到放顶煤全煤巷道支护,从3.8 m小断面巷道掘进到8.4 m大断面综采切眼一次成巷支护技术,都成功地实施了锚杆锚索联合支护技术,对降低支护成本、提高支护质量、提高单进水平都起到了积极的作用,为简化综采工作面端头支护工艺和切眼支护工艺,提高工作面推进速度,实现安全高效开辟了一条重要的途径。20xx年全公司共应用锚索支护的巷道达50 000余m,使用锚索14 600套,节约支护费用1 182万元;20xx年,集团公司锚杆锚索巷道进尺达到80 000 m,节约支护费用约1 800万元。在应用锚杆锚索联合支护技术的同时,对锚索支护技术配套施工的钻具和支护材料进行了研究开发,成功地进行了MQT-110气动钻机、DTYY-1型锚索钻机、锚索锚杆球墨铸铁托板和可回收锚杆的研制应用,其技术含量和产品质量达到了国内先进水平。同时加大了对巷道支护材料的管理,对生产不合格,危及支护安全的支护材料厂家做出了停产整顿、永不定货的处理。
6 强化机电设备管理提高采掘工作面开机率
针对矿井设备陈旧老化,难以保证采掘工作面正常安全高效推进的实际,集团公司将抓机电管理作为抓生产、抓安全、抓效益的重中之重。积极研究适应坚硬难冒顶板矿压显现规律的支护设备,开发装备了11套具备支得住、护得好、稳定性高、安全可靠的各类特殊型号的液压支架。全面创新机电管理,建立了一套行之有效的规章制度。首先完善机电系统例会制度,每月、每旬召开设备配件科长会议;每天下午召开动态平衡会议;每季召开机电矿长安全标准化会议。其次,通过24 h的不间断调度督查,反馈落实采掘工作面动态变化情况,保证机电设备配件的超前快速供应。还保护了综采设备不拆套、整套循环运转的管理模式。坚持“五一”、“国庆”期间的矿井集中检修制度,认真落实以“包机制”、“岗位责任制”、“四检制”、“月检制”为主要内容的设备维修保修制度,保证设备的检修质量和正常运转。现全公司在用设备完好率保持在90%以上,降低了机电事故率,提高开机率近10%,有力地促进了顶板管理,保证了采掘工作面的安全高效推进和正常顺利掘进。尽管我们在顶板监控管理上做了大量工作,取得了很大成绩,但我们也清醒地认识到,顶板控制是一个动态过程,面对自然条件的不断变化,只有加强顶板控制管理,创新顶板控制手段,才能保证安全生产顺利进行。
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