随着综合机械化设备和技术的进步, 综采已成为我国高产高效矿井的主要采煤方法之一。国投新集一矿241107综采工作面采用后退式走向长壁一次采全高综合机械化采煤工艺, 为了使综采工作面充分发挥现代化矿井的体制优势、管理优势和煤层自然条件优势, 促进综合机械化开采技术的发展与创新, 国投新集一矿在综采工作面的安全生产管理和实践上进行大胆尝试, 取得了较好的成果。
241107综采工作面倾斜长度149.4m, 走向长度1385.8m, 煤层倾角1～24度, 平均纯煤厚2.69m, 设计采高3.0m, 可采储量76.2万t, 煤层节理发育, 具有玻璃光泽, 厚较稳定。
(1) 241107综采工作面回采对地面设施的影响。工作面位于矿区西北部, 地面无重要河流、水库、建构筑物以及其它特殊标志等, 对开采安全无影响。回采将造成地面土地塌陷或裂缝, 由矿土地办按照土地复垦计划严格执行。
(2) 水文地质情况:该工作面水文地质条件复杂, 工作面正上方为241303面、241303A面、241303B面以及261302面采空区, 虽然上述采空区都做过控放水工作, 但由于长期受13煤顶板砂岩水补给以及防火注水、注浆影响, 采空区内局部低洼段可能有一定量积水。顶、底岩层均含承压裂隙水, 应密切注意地面裂隙导水。
(3) 煤尘、瓦斯情况:沈阳研究院对11-2煤的突出危险性区域划分为:F10断层以南, 地质勘探线8-9～12线之间, -630m水平以上的11-2煤区域预测为无突出危险区。而本工作面位于9～12勘探线之间, 风巷煤层底板标高为-563.9m～-587.3m, 机巷煤层底板预计标高为-598.7～-622.5m。因此, 工作面处于无突出危险区。按照通风资料, 根据241103工作面、241105工作面回采期间瓦斯涌出量统计分析计算, 241107工作面回采期间绝对瓦斯涌出量:Q绝大=9.43m3/min;q绝小=2.88m3/min;q绝平均=4.83m3/min。11-2煤层属于煤尘有爆炸性危险的煤层, 煤层爆炸指数为57.34%。11-2煤自燃倾向性等级为Ⅱ类, 自燃倾向性为自燃, 煤层自燃发火期一般为3～6个月。地温:32°～37℃。
(4) 采煤工艺:本工作面采用后退式走向长壁一次采全高综合机械化采煤方法。初采期间采高控制在3.0m以内;正常回采期间, 为确保支架处于合理的支撑高度, 保证采煤机正常运行, 主要沿煤层顶、底板回采;煤层较薄或遇构造处, 可适当降低采高, 最低以能通过采煤机为准;煤层较厚处适当留底煤, 但最大采高控制在3.6m以下。采煤机采用端部斜切进刀双向割煤方式, 采煤机前滚筒割煤后, 及时伸出伸缩梁护住顶板, 后滚筒割煤后, 及时伸出护帮板护住煤帮。移架采用带压移架, 少降快拉, 移够步距后立即升架, 并将护帮板打至煤壁。割煤与移架间距为:5m以上;割煤与推溜间距为:15m以上;割煤与端头作业间距为:20m以上。工艺流程为:割煤→装煤→运煤→移架→推溜→清煤。
(1) 工作面采场顶板控制。在回采过程中, 采煤机割煤后距后滚筒5米以上移支架及时支护顶板, 支架中心距1.5米, 采煤机截深0.8米, 支架最小控顶距4.357米, 最大控顶距5.157米。如果顶板压力过大或有冒顶危险时, 应及时追机拉架, 以防顶板冒落;如移架过程中顶板破碎或片帮严重要及时拉过超前架, 如果拉过超前架, 梁端距仍超规定的, 必须及时伸出伸缩梁, 并打出护帮板;移架时要保证支架移到位, 移架步距控制在0.8米;移架过程中要及时调整支架形状, 如发生倒架咬架等现象, 需在移架过程中及时利用侧护板进行调整, 另外, 工作面支架能够超前拉时必须超前拉架, 且工作面所有支架拉过后必须升紧达到初撑力。矿压监测由当班验收员完成, 每班班后记录在矿压观测记录表上。
(2) 支架支护质量要求。支架要排成一条直线, 其偏差在±50mm内, 中心距偏差在±100mm内。支架要垂直顶底板, 与顶板接触严密, 迎山有劲, 支架初撑力不得低于额定工作阻力值80%, 泵站压力不小于30MPa。支架顶梁与顶板平行支设, 其最大仰角为7°, 最大俯角为5°。相邻支架间的错茬不得超过顶梁侧护板的2/3, 支架不挤不咬, 架间空隙不超过规定 (<200mm) 。支架要保持完好, 无窜液、漏液现象, 不自动卸载。架间无浮煤矸、杂物堆积, 管线、电缆吊挂整齐, 支架清洁干净。及时移架, 顶板冒落高度不大于300mm, 控制端面距不超过340mm。支架与工作面刮板输送机垂直, 偏差在±5°内。支架损坏部位要及时更换, 不得带病作业。
(3) 工作面遇构造带等特殊情况时的顶板管理。遇构造带等特殊情况时, 应根据实际情况及时调整工作面坡度。坚持少破矸的原则, 将破岩段的采高控制在2.4～3.0m。施工过程中, 倾向正断层在断层面下盘适当留顶煤局部破底, 上盘破顶留底煤。走向正断层上盘侧将工作面适当改为俯采, 至断层面后, 再改为仰采, 在保证断层面附近运输机平缓的前提下, 少割顶、底板。当工作面遇走向向斜或背斜构造时, 在向斜及背斜轴部, 在保证运输机平缓的前提下, 少割顶或底板, 遇倾向向斜或背斜构造时, 提前将工作面改为俯采或仰采。因断层带及褶曲轴附近煤层顶板较破碎, 因此, 采机割过后要立即将支架伸缩梁打开, 并及时移超前架。构造带附近必须采用“带压擦顶”移架。
(4) 两巷锚网索支护段顶板和工作面矿压观测。两巷锚网索支护段必须进行顶板离层监测, 先期掘进时, 顶板稳定及中等稳定的每隔30～50m安设一个离层仪, 顶板不稳定时每隔30m安装一个顶板离层仪, 在地质构造带和巷道交岔点内都要安设。安设的离层仪浅基点为3m, 深基点为6m。离层仪每周至少观测一次, 并记录。工作面内每15m安装一台矿压数字压力计, 每3天用矿用压力数据采集器采集一次数据, 然后用综采支架压力监测数据管理系统进行分析, 确定工作面压力情况。
(5) 安全出口管理。上、下安全出口要求高度不低于1.8米, 宽度不小于0.8米。每班验收人员必须对机头、机尾推进度及安全出口进行测量, 并对两出口煤壁及顶板进行观察, 发现顶板破碎及时加强支护, 确保安全出口畅通。
(6) 两巷超前支护的安全管理。机、风巷超前支护采用单体液压支柱加交接梁进行超前支护。超前支护必须严格按照作业规程要求打好、打牢, 一定要达到初撑力, 支柱一定要成一直线;回柱时必须三人配合作业, 严禁单人操作, 回柱时必须有专人看护好顶板、煤帮情况, 发现有活煤、矸及时处理后方可作业, 严格执行先支后回的原则。打好柱要上好二次保护, 以防柱倒伤人。超前支护处满足高不低于1.8米, 宽不低于0.8米安全出口和运送物料通道。当采煤机运行至工作面两头距巷道15米以内时, 严禁在两头作业, 以防甩出大块伤人;当在拉端头架、推转载机、拖拉液压管及电缆时严禁在两头作业并撤出人员, 以防撞倒柱伤人或其他意外伤人;超前支护工作不能与同一地点其他工作平行作业。
(1) 通风系统安全管理。241107工作面采用一进一回通风系统, 即241107机巷为进风巷, 241107风巷为回风巷, 各环节在满足需风量的前提下, 通过合理配风, 在进回风系统均未出现风速超限情况, 风速符合《煤矿安全规程》规定, 即工作面、回风顺槽均低于巷道最大允许风速4m/s, 大于巷道最小允许风速0.25m/s。
(2) 抽放系统安全管理。在开采过程中, 必须采用瓦斯抽放措施确保工作面顺利达产并实现安全生产。241107综采工作面瓦斯抽放利用顺层钻孔和钻场进行抽放。回采时, 由瓦斯抽放队提前拆除距工作面50米内运输、回风顺槽巷的瓦斯抽放管总管和20米内的支管, 距工作面50米外运输、回风顺槽巷的瓦斯抽放管严禁拆除。通过抽放, 确保达到回采时瓦斯不超限的目的。
(3) 监测、监控安全管理。241107工作面安装6台甲烷传感器以实现对工作面的环境瓦斯和设备工况的监测、监控。甲烷传感器分别分布在:工作面进风流、工作面上隅角、工作面回风流、中部回风风流、回风顺槽口, 工作面尾巷。甲烷传感器实行挂牌管理, 牌板内标注传感器型号、安装位置、报警浓度、断电浓度、复电浓度、断电范围、责任人、安装日期、更换日期等。传感器每7天进行一次调校;监控中心每7天进行一次甲烷超限断电测试。瓦检工每班使用便携式甲烷检测仪或光学甲烷检测仪对所辖范围内的甲烷传感器进行对照, 确保显示数据准确无误。
(1) 作业组织。工作面人员的不安全行为是安全隐患的主要成因之一, 加强安全管理, 首先要从人员安全入手, 由队长负责每班组织召开班前、班后安全会议讨论工作面现场安全情况, 并学习安全管理有关常识, 并结合实际情况, 按施工图纸和作业规程规定进行作业, 同时对全体职工进行管理基础知识教育, 切实抓好现场的安全管理和生产技术管理工作。
(2) 检修安全管理。全体职工必须持证上岗, 牢固树立“安全第一”思想, 严格执行“三大规程”和菜单式流程操作有关规定作业, 杜绝“三违”。严格执行敲帮问顶制度, 每班开工前, 班长必须对作业地点的安全情况进行全面的检查, 确认无问题后方可进行作业。作业过程中巡回检查作业地点附近的顶、底板、通风、瓦斯、支护等情况。发现隐患及时处理。
(3) 采煤机内外喷雾装置管理。喷雾装置对采煤机来说很重要, 采煤机喷雾装置的作用, 一是喷雾降尘, 二是降低电动机和牵引泵箱工作油液的温度。另外, 内喷雾还可以冲淡瓦斯、冷却截齿, 避免截齿严重磨损以及降低截齿因摩擦而产生火花的可能性。因此, 当喷雾系统无水或喷雾装置损坏时, 采煤机必须停止作业。即使喷雾系统工作正常, 也必须严格执行开机时先开水后割煤, 停机时先停机后停水的操作制度, 以避免煤块堵塞喷嘴。这一条也是2011年版《煤矿安全规程》第六十九条明文规定的。
随着采煤装备技术的发展, 采煤工作面的安全管理面临新的挑战, 通过不断地实践和探索, 逐渐形成综采技术和装备相适应的安全管理体系, 通过不断地技术创新、管理创新, 综合机械化采煤技术会更加高效、安全。
摘要：论文介绍了国投新集一矿241107综采工作面的安全管理, 分析了综采工作面的存在的安全隐患, 提出了实践中存在的问题和建议。
关键词：综采工作面,安全管理,经验探索
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