马河煤矿极薄煤层开采及煤炭产业升级研究

摘 要：为保证极薄煤层的可持续开采，提高本质安全水平、建设安全质量标准化矿井和本质安全型矿井，根据马河煤矿目前在安全生产主要存在的采煤工艺落后、工作面支护和通风系统等方面的问题，通过矿井升级技术方案的改造，将会提高矿井技术装备水平，大大降低安全事故的发生率，创造更好的经济效益和社会效益。

关键词：极薄煤层；机械化开采；煤炭产业升级

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）14018001

1 引言

我国将厚度小于1.3 m的煤层划归为薄煤层，厚度小于0.8m的煤层属于极薄煤层。从煤炭赋存情况反映整个荆门开采煤层均为薄煤层和极薄煤层。马河煤矿以开采极薄煤层为主，近几年生产规模不断扩大，原煤年生产量逐年增加，年增长速度明显加快。从2006-2010年以来累计生产原煤720.0kt。采煤方法为走向长壁采煤法，落煤工艺为炮采，上下山采用串车运输。不仅工效低，而且安全系数低，现采用滚筒采煤机落煤，皮带运输。通过升级改造后，采煤工作面装备可达到高档普采标准。安全生产主要存在采煤工艺落后、工作面支护和通风系统方面的问题。

2 采煤工作面支护与通风存在的问题

荆门市2009年元月-6月共发生3起事故，死亡4人，这3起事故均为顶板事故。顶板事故占100%。马河煤矿目前主要开采Ⅳ4煤层，厚度在0.47m左右，现有3个采煤工作面，采煤工作面采用急增阻摩擦支柱（HZJA型）进行支护，每个工作面采用三排金属支柱，即二排密集一排点柱，采用全部跨落法管理顶板。掘进工作头采用木支柱、砌碹支护。为了安全生产需要，需对矿井目前采用的采煤工作面摩擦式金属支柱、金属铰接梁支护，更换为单体液压金属支柱、金属铰接梁支护，掘进工作头改为锚杆、锚索、锚网喷支护。矿井采用中央边界式通方式，矿井投产以来，虽然对矿井总回风巷进行过多次维修，但总回风巷道支护折损现象仍然严重，巷道变形，通风断面缩小，经负压计算，矿井等积孔为A =0.56m2，小于1m2，为大阻力通风矿井，矿井通风极为困难。

3 矿井产业升级的必要性和可行性

3.1 升级改造的必要性

（1）煤矿升级改造是全面落实安全生产方针的必然要求。“安全第一、预防为主、综合治理”是我国安全生产的根本方针，是长期安全生产工作中经验和教训的科学总结。各级政府对煤矿安全生产都十分重视，《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国矿山安全法》等法律法规将煤矿安全生产管理纳入了法制化轨道，《煤矿安全规程》又对煤矿企业安全生产规范提出具体要求。搞好煤矿安全改造，是落实国家安全生产方针的必然要求。

（2）煤矿升级改造是实现安全生产的重要保证。煤矿井下生产工艺流程复杂、作业环境条件特殊、机械设备数量品种繁多、各种生产环节相互衔接紧密配合的特点，使得煤炭行业发生安全事故的机率一直高于其他行业，尤其是通风与瓦斯事故的严重危害及顶板事故的高频率发生，为其他行业所不及。因此，煤矿安全设施配套就显得特别重要。只有加强安全基础设施建设，搞好安全设施配套，才能改善煤矿生产条件，为安全生产提供保障。

（3）煤矿升级改造是防止事故根本发生的重要举措。任何事故的发生不外乎四个方面的原因，即人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件和安全管理的缺陷，而物的不安全状态即安全设施不配套往往是煤矿事故发生的重要原因。分析近几年各煤矿安全事故发生的主要因素，除了工人文化素质和技术水平低、违章作业（指挥）、管理不严，就是矿井安全设施配套水平不高。加强煤矿升级改造，提高矿井技术装备水平，必将大大降低安全事故的发生率。

3.2 升级改造的可行性

（1）马河煤矿升级改造在企业有良好的基础条件。马河煤矿一直十分重视安全生产，成立了煤矿安全专项整治领导小组，建设了基层实施保障体系、行政监督体系和制度保障体系，在企业形成了人人重视安全生产的良好氛围。企业在安全治理上舍得投入，各种安全设施配套已有了良好的基础。目前企业生产形势和经济效益都比较好，企业升级改造的物质基础较好。

（2）马河煤矿升级改造有良好的技术条件。马河煤矿是通风质量标准化矿井，在安全质量管理上有较为可靠的管理水平。近几年，由地质勘探、煤矿设计、安全评价等机构，对煤矿安全改造进行勘察设计和评估，目前煤矿升级改造具备了良好的技术条件。

（3）煤矿升级改造在企业有良好的人才条件。马河煤矿多年来，坚持实施科教兴矿战略，在狠抓安全生产的同时，加强职工安全培训教育，造就了一批较高素质的职工队伍，为升级改造项目的实施创造了良好的人力资源条件。

（4）马河煤矿尚有可采储量5600kt，矿井尚可开采33.3年。通过升级改造，不仅保证了矿井安全生产，更能创造较好的经济效益和社会效益。

4 煤炭产业升级技术方案的选择

根据《煤矿安全规程》（2011版）的要求，结合矿井自身的安全生产现状，针对矿井生产中存在的具体问题，本着优化经济、安全、合理的原则提出以下改造方案：

4.1 采煤工作面采煤工艺改造方案的选择

采煤工作面目前落煤工艺为炮采，由于工作面低，炮采对支柱、顶板破坏性大，煤炭资源浪费严重，工人劳动强度大等缺点。为了安全生产需要，需对现有采煤工作面落煤工艺进行改造升级，改炮采为采煤机落煤、装煤。4.2 工作面支护改造方案的选择

采煤工作面目前采用摩擦式金属支柱、金属铰接梁支护，掘进工作头采用砌碹、做墙、木支柱支护。现有支护不能满足安全生产需要。为了安全生产需要，需对现采煤工作面采用的HZJA-865型摩擦金属支柱支护和掘进工作头木支柱、砌碹支护进行改造。采煤工作面更换为DZ10-25/80型单体液压支柱配金属铰接梁，该单体液压支柱初掌力为75～100kN，掘进工作头改为锚杆、锚索、锚网喷支护，能满足安全生产需要。

4.3 矿井通风系统改造方案的选择