第二节 开采技术与工艺
第二节 开采技术与工艺
一、综采放顶煤技术
鹤岗矿务局根据鹤岗矿区36个可采和局部可采煤层中，厚煤层和特厚煤层占总储量的70％以上、地质条件复杂、受断层切割、可开采的大块煤段不多，但煤层赋存比较稳，1993年和1994先后在南山矿和兴安矿推广应用走向长壁放顶煤采煤工艺。由于高、中位综采放顶煤技术回采率较低，资源损失较大，而低位综采放顶煤技术工作面回采率较高达85％～90％。因此，从1996年开始，南山煤矿、兴安煤矿全部采用低位综采放顶煤液压支架。综采放顶煤回采工艺技术：①开采工艺：采用走向长壁后退式贴底板开采，工作面采高一般控制在2.2～2.5米，循环进度一般为0.6米。开一趟帮后，推移前部运输机，移液压支架，隔架多轮回放顶煤，直到见顶板岩石为止。每个循环的开采工序：开帮——护顶板——移前部运输机——移支架——放顶煤——移后部运输机。②工作面设备：工作面安装1套综采低位放顶煤液压支架、2台与放顶煤液压支架相配套的刮板运输机（1台前部运输机、1台后部运输机）、1台大功率双筒采煤机，机道设有转载机及其他辅助设备。③防治瓦斯、煤尘和火灾技术。在瓦斯治理方面，采取实施采前瓦斯预抽技术、布置采用专用瓦斯顶板尾巷、上（回风道）下（运输机道）巷采用大断面设计、设计施工高位抽放巷及抽放钻孔等瓦斯治理技术手段，保证综采放顶煤工作面在开采过程中基本没有发生瓦斯超限导致停产现象，保证了工作面的连续开采，促进了工作面的稳产和高产；在防灭火方面，采取加强采空区及邻层区巷道封闭，采前邻区、邻层灌浆注砂技术，采空区注氮技术，打钻注水、注凝胶防灭火技术，上（回风道）下（运输机道）巷喷喧，引进“罗克休”新型防灭火材料等技术措施，有效地治理火灾；在防煤尘方面，采取超前工作面煤体注水，采煤机割煤前洒水消尘、割煤时同时进行喷雾降尘，在回风道和运输机道及液压支架前部顶梁设喷雾洒水装置等技术措施。④提高工作面回采率保障技术：采取煤层高压注水、中深孔预裂炸破技术，分组方式多轮回循环放煤方式等技术措施，使工作面回采率平均达到90％左右。鹤岗矿业集团公司南山矿2个综采队（综一队、综二队）从2002年至2005年4年中，年产连续破100万吨，2005年兴安矿综采队综放工作面也突破了100万吨。2005年南山矿综采一队，综放工作面原煤产量一举突破174.47万吨，再次刷新了全省煤矿综放单机单面最高纪录。1994～2005年，鹤岗矿业集团公司综采放顶煤技术共生产煤炭1 785.6万吨，年均生产原煤148.8万吨。
鸡西矿务局大多煤矿都采用“三、四排”“三、五排”或“四、五排”的支柱方式，支护和控制顶板，以防止出现顶板事故。1996年，黑龙江科技学院孙广义、郝传波、尹鹤峰、宁云才在鸡西矿务局建立了回采工作面顶板压力计算模型，利用顶板下沉量与支柱支护阻力呈双曲线的关系，提出在控制回采工作面顶板下沉量小于80毫米／米时，可保证安全生产，还能提高生产效率。率先在国内提出和建立了“四、四”排柱，控顶工作面支护密度的优化理论体系与回采工艺的生产方式。其特点是简化了回采工作面的支柱回收及支护工序，提高了回采工作面支护的可靠性和效益性，降低回采工作面顶板事故率10％，回采工作面产量平均提高近10％，降低回采工作面吨煤成本近5％。1997～2000年为煤矿企业创造经济效益6 000多万元。通过黑龙江省煤炭工业管理局专家组鉴定，鉴定认为达到全国领先水平，2002年获得黑龙江省科技进步奖二等奖。
20世纪90年代中期，鸡西矿务局改进机械化采煤工艺，在中厚煤层大倾角（30～45度）综合机械化采煤技术方面，解决了防倒架、防跑矸、防运输机下滑的问题；在薄煤层大倾角43度高档普采技术方面，解决了1米煤层托伪顶开采；开发薄煤层1.2～1.3米、大倾角30～43度、伪斜17度综合机械化采煤技术。东海煤矿193采煤队在1.1米采高工作面，月产煤3.5万吨，杏花煤矿133队在0.9米采高工作面，月产煤4.68万吨，两个煤矿都打破了矿区薄煤层月产历史最高纪录。在急倾斜开采方面，杏花矿135综采队首次在厚煤层大倾角、平岗煤矿1202综采队在薄煤层双倾角地质条件下，通过测算精确调整了采煤工作面与下巷走向角度，防止了支架下滑、溜子下窜，解决了采机上行牵引割煤和移溜的技术难题，创造了30度大倾角综采安全生产的新纪录。在安装回撤方面，平岗煤矿采用逐体回撤支护技术，80小时安装1个综采工作面；城子河煤矿安装队采用由上至下间隔回撤工艺，26天完成了综采设备回撤和安装两项任务；杏花煤矿135队15天安装了一个大倾角综采工作……在有构造的采面回采方面，张新煤矿采用马力散加固回采工作面顶板技术，顺利通过断层破碎带，有效缩短了回采生产时间。在软岩回采支护方面，荣华煤矿在10#B层采用U型钢支柱护帮技术措施，在软岩条件下实现安全回采。在极近距离薄煤层回采方面，正阳煤矿解决了再生顶板巷道支护和采煤工艺技术难题，实现了极近距离薄煤层上下同采用一条巷道的新工艺，经专家鉴定该工艺处于国内领先水平，为公司8个煤矿、13个煤层、近1.4亿吨工业储量的极近距离复合薄煤层开采，提供有效可行的技术。
2003年，黑龙江科技学院（原黑龙江矿业学院，2000年5月更名为黑龙江科技学院）广义等开发煤矿采掘工作面作业规程编制计算机专家系统。该系统由原始地质条件、巷道断面确定、炮眼布置与爆破参数优化、支护参数优化、循环作业图表编制、通风系统与参数确定、机电运行、生产系统和技术安全措施等9个子系统组成。通过煤矿安全规程、操作规程和有关技术文件的有机结合，使编制的采掘作业规程自动复合有关规程和规范间的相互关系，实现了整体协调和优化，提高了编制速度和效率20倍，降低了生产事故和成本。该成果获黑龙江省科技进步奖三等奖。
2004年，黑龙江科技学院李凤义、兰永伟与辽宁工程技术大学梁冰等在鸡西矿务局对薄基岩浅埋煤层开采覆岩活动规律及其控制进行了研究，提出顶板基岩单一关键层，解释了覆岩活动机理，提出了长壁开采基岩最小安全厚度的确定方法及坚硬顶板爆破弱面切顶技术，2004年12月通过国家煤矿安全生产监督管理总局组织的专家鉴定，同年获得中国煤炭工业协会与中国煤炭学会科技进步奖二等奖。
二、高产高效矿井综合配套技术
20世纪90年代，鹤岗矿务局根据9个矿井的自然条件和生产能力，进行高产高效矿井建设，首先将南山矿、峻德矿、兴安矿、富力矿建成高产高效矿井。其主要措施是：一是20世纪80年代中期，鹤岗矿务局以12个现代化大采区作为重点，加强重点采掘队建设，提高单产、单进水平。到1991年，12个大采区年产煤炭400万吨。其中，兴安矿二采区创出年产100万吨的高产纪录；南山矿一采、岭北矿北采区、新一矿二采区达到和接近年产80万吨；南山矿综放区、兴山矿六采区、大陆矿一采区、兴安矿综一队等达到或接近60万吨，有5 个高档采煤队达到年产50万吨。2005年，将南山矿综一队、兴安矿综二队、兴安矿255高档采煤队、富力矿278π放队、南山矿61号综掘队、富力矿35号掘进队分别作为综采、高档、π放、综掘、炮采的创纪录示范队，并为其选择大走向、高储量、煤层厚的块段，装备了自动化电牵引采煤机、端头支架、自移转载机、配套可缩皮带、破碎机等，大幅度提高了单产单进水平。其中，南山矿综一队年产煤炭170万吨，最高日产、月产煤分别达到6 000吨和16.5万吨，刷新了鹤岗矿业集团公司单机、单面日产、月产最高纪录，号称“龙江第一队”；兴安矿综二队年产煤突破百万吨；兴安矿255队、富力矿278队年产煤分别突破50万吨、60万吨，创出鹤岗矿业集团公司高档、π放最好水平；南山矿61综掘队全年进尺超过2 000米， 12月份在施工底板层15平方米大断面煤仓中，月进尺达到511米，创出鹤岗矿业集团公司综掘单进最高纪录；富力矿35号掘进队全年进尺3 018米，平均单进250米／个／月。二是大力推广新工艺、新技术。鹤岗矿务局到2005年全局拥有3个综放工作面、1个综采工作面，综采、综放支架选用了国内最先进的ZF280／16／28B型和ZFS3800／16／28型，采煤机均采用了先进的MG300／730QWD型大功率采煤机。由于配套技术的逐步完善，综采、综放单产逐年提高，平均单产由2001年的61 423吨／个／月增至2005年的86 873吨／个／月。2005年开始使用综合掘进机，共投入8台，分别在南山矿、兴安矿、富力矿、峻德矿装备了7个综掘作业线。综掘单进平均在220～230米／个／月，比炮掘提高了90～100米／个／月。在普通掘进中推广了大断面锚网技术和U型钢支护，提高了巷道使用断面和顶板支护强度，减少了围岩破坏，同时控制了发火隐患。综采、综放巷道断面一般为12～14平方米。各矿井下运输系统逐渐以皮带运输取代了矿车运输，全公司各采区均采用转载机和1米或1.2米皮带联合运输。三是在采区设计上，全面推广大走向、长倾斜、高储量、小煤柱、“一元一汇”生产布局，增大工作面三维空间，简化矿井生产系统和作业环节，促进增产提效。设计综采综放工作面长度120～150米。四是优化生产布局。坚持集中生产、高产高效的原则，合理确定采区参数，对条件好、储量高的块段，优先采用综采（综放）采煤工艺，对块段较为规整、煤层较厚的，侧重采用轻放工艺，其余块段则按条件分别采用高档、π放工艺，以最大限度地发挥块段优势，提高工作面生产能力。2005年，形成了4个综采（放）工作面、11个高档工作面、23个π放工作面、3个炮采工作面的格局。积极推进大采区建制，合理压缩采掘工作面编制，将原有的36个采煤工作面减少到30个，回掘工作面由78个减至60个。
鸡西矿业集团公司各矿把以发展综采为主，巩固和提高高档普采作为选择高产、高效，安全采煤方法的基本原则，把改革采煤工艺和发展机械化作为提高单产单进水平，建设高产高效矿井的重要手段。杏花煤矿于2004年核定能力162万吨／年，先后为3个采煤队更换了MC375型采煤机和220溜子，0.9米煤层投用了MC310型采煤机。2005年在133采煤队安装了第一套综采，综掘队投用了S—150型大功率综掘机，进一步提高了装备水平，实现了14个掘机队（其中4个综掘队）、3个生产采区、2个标准采区、2个开拓采区的格局，采煤队年产由原来的40万吨提高到50万吨，达到国家级高产高效水平。其中133采煤队年产62万吨，创造了高档普采的先进水平，并在0.9米采高的薄煤层开采中创出了月产4.68万吨的薄煤层高档普采最高纪录。
