沙坪煤礦采煤工藝方式的探討

王雙喜

（1.太原理工大學礦業(yè)工程學院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭安全糾察總隊，山西 太原 030012）

沙坪煤礦采煤工藝方式的探討

王雙喜1，2

（1.太原理工大學礦業(yè)工程學院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭安全糾察總隊，山西 太原 030012）

沙坪煤礦根據(jù)煤層地質(zhì)條件及煤層特征，對分層綜采工藝、放頂煤工藝和一次采全高回采工藝的優(yōu)缺點進行了全面分析，確定工作面采用一次采全高回采工藝，日產(chǎn)量達到了7684.84t，回采率達到了93.7%，經(jīng)濟效益顯著，說明確定一次采全高的回采工藝是合理的。

工作面；回采率；回采工藝；方式

1 概述

晉神能源有限公司沙坪煤礦礦井設計生產(chǎn)能力為300萬t/a，可采煤層2層,分別為2號、8號煤層。其中主采煤層為2號煤層，2號煤層厚5.30m，8號煤層厚1.68m。煤層傾角2°～8°，平均4°，屬于近水平煤層。煤質(zhì)賦存穩(wěn)定，硬度中硬，普氏硬度f=2～3，屬優(yōu)質(zhì)的焦煤，為低硫低磷低灰分。平均容重為1.42 t/m3。礦井屬低瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險，煤層沒有自燃發(fā)火傾向。煤層的偽頂為黑色泥巖，厚度小于0.5 m，不穩(wěn)定。2號煤層直接頂，底板多為細中粒砂巖，厚層狀泥巖，巖石的完整性，穩(wěn)定性較好，頂板易于管理，底板一般不易發(fā)生底鼓。

2 確定采煤工藝方式

根據(jù)首采帶區(qū)地質(zhì)條件及煤層特征，可選擇分層綜采工藝、放頂煤工藝和一次采全高回采工藝，各有優(yōu)缺點。

比較上述3種回采工藝的特點后，初步確定選擇放頂煤或一次采全高的回采工藝較合理。結合礦井實際條件，瓦斯涌出量低，采用放頂煤工藝工作面瓦斯易超限，煤質(zhì)硬度較大，放頂煤困難，且放頂煤回采率低，本煤層平均厚5.30 m，采高5.2 m，工作面回采率比放頂煤要高很多。故確定工作面采用一次采全高回采工藝，后退式自然跨落法管理頂板。

3 回采工作面參數(shù)

根據(jù)開拓、準備的巷道布置，回采工作面沿走向布置，傾向推進；工作面長度確定為210 m，區(qū)段長平均1 850 m，煤厚5.30 m，采高5.2 m，頂部留煤皮。

工作面布置三條順槽：西側布置兩條，均為進風巷，靠近工作面煤壁的一條巷道布置皮帶，另一條巷道做為運輸、行人巷；東側布置一條回風巷。

順槽斷面均為5m寬，3.5 m高；順槽間煤柱，兩條順槽之間留設20m煤柱。

順槽之間每隔100m掘聯(lián)絡巷貫通。

工作面配套設備見表1。

表1 工作面配套設備

4 回采工作面破煤、裝煤方式

工作面采煤機螺旋滾筒完成破煤、裝煤過程，部分遺留碎煤由輸送機上的鏟煤扳來裝入溜槽。工作面選用德國艾克夫公司生產(chǎn)的SL500電牽引采煤機，德國DBT公司生產(chǎn)的PF4-型刮板輸送機。雙向割煤法，即采煤機往返一次為兩個循環(huán)。采煤機及刮板輸送機技術特征如表2、表3所示。

進刀方式采用端部斜切割三角煤進刀。進刀方法為機組割透機頭（機尾）煤壁后，將上滾筒降下割底煤，下滾筒升起割頂煤，采煤機反向沿溜子彎曲段斜切入煤壁；采煤機機身全部進入直線段且兩個滾筒的截深全部達到0.865 m停機；將支架拉過并順序移溜頂過機頭（機尾）后調(diào)換上、下滾筒位置向機頭（機尾）割煤；采煤機再次割透機頭（機尾）煤壁后，再次調(diào)換上、下滾筒位置，向機頭（機尾）割煤；開始下一個循環(huán)的割煤，割過煤后及時拉架、頂機頭（機尾）、移溜。機組進刀總長度控制在50m左右。（進刀方式如圖1）

表2 采煤機主要技術特征一覽表

表3 工作面刮板輸送機主要技術特征一覽表

5 回采工作面支護方式

5.1 支架選型及布置

回采工作面支護采用液壓支架支護，根據(jù)工作面頂?shù)装鍘r性及煤層厚度、采高等條件，選用德國DBT公司生產(chǎn)的二柱式掩護支架及其相配套的端頭支架。從工作面機頭到機尾分別布置端頭架4架，中間架114架，端頭架3架，共計121架。支架技術特征見表4。

5.2 支架支護強度的驗算

工作面液壓支架支護強度按工作面最大采高的八倍進行計算，上覆巖層所需的支護強度按下式計算：

F=8HRgS.

式中：F為計算工作阻力，kN；H為工作面采高，5.2 m；R 為上覆巖層密度，2.3×10kg/m3。

圖1 采煤機斜切進刀方式圖

表4 掩護式液壓支架主要技術特征一覽表

則，F(xiàn)=8×5.2×2.3×103×9.8×8.85=8298kN.

根據(jù)支架工作阻力為8 638 kN大于8倍采高驗算所需的工作阻力，所以該支架能夠滿足支護要求。工作面供液由EHP-3K200/53型乳化液泵提供，乳化液泵壓力設計為31.5MPa。

5.3 頂板管理

工作面采用全部跨落法管理頂板。

5.4 移架及推溜方式

該液壓支架采用先進的電液控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)多種移架方式及推溜方式。

1）支架可實現(xiàn)的四種移架方式：鄰架自動順序移架，成組順序移架，煤機和支架聯(lián)動移架，手動移架。

2）工作面可實現(xiàn)的四種推溜方式：雙向鄰架推溜，雙向成組推溜，采煤機割煤后自動拉架并推溜，手動推溜。

根據(jù)本煤層地質(zhì)條件，底板較平整、起伏不大，為減輕工人勞動強度，拉架采用鄰架自動順序移架，每次移一架，推溜采用雙向成組推溜，每組設置為12架。拉架滯后底滾筒3架～5架，如果頂板壓力過大或有冒頂危險時，應及時追機拉架（滯后上滾筒3架～5架），以防頂板冒落；如移架過程中頂板破碎或片幫嚴重要及時拉過超前架并打出護幫板。

6 主要技術經(jīng)濟指標

循環(huán)產(chǎn)量按下列公式計算：

式中：Q1為割5.2 m采高段一刀煤產(chǎn)量，t；Q2為割過渡段一刀煤產(chǎn)量，t；Q 為循環(huán)產(chǎn)量，t；L1為工作面5.2 m采高段傾斜長度，m；L1為工作面過渡段傾斜長度，m；S為循環(huán)進度，0.865m；M1為工作面中段采高，5.2 m；M2為工作面過渡段采高，取平均值4.35 m；γ為煤的容重，1.42 t/m3；C為工作面可采范圍內(nèi)回采率，97%。噸煤成本為32元/t，工作面主要技術經(jīng)濟指標如表5所示。

表5 工作面主要技術經(jīng)濟指標

7 結論

晉神能源有限公司沙坪煤礦工作面采用一次采全高回采工藝，日產(chǎn)量達到了7 684.84 t，回采率達到了93.7%，坑木消耗僅為6 m3/萬t，經(jīng)濟效益顯著，說明確定一次采全高的回采工藝是合理的。

Discussion on Mining Techniques in Shaping Mine

WANG Shuang-xi1，2
（1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024；2.Shanxi Province Coal Safety Pickets,Taiyuan Shanxi 030012）

Based on the geological conditions and features of Shaping mine,the paper analyzes strengths and weaknesses of three mining modes:hierarchical fully-mechanized mining,top coal caving and whole-height mining.The whole-height mining technology was selected to be used in the working face and the daily output of 7684.84t and recovery rate of 93.7%were achieved.The mode proves to be reasonable due to its significant economic benefit.

working face;recovery rate;mining techniques;mode

TD823.9

A

2010-09-17

王雙喜（1973—），男，山西寧武人，在讀工程碩士研究生，高級工程師，從事煤炭安全管理工作。

1672-5050（2011）01-0064-03

徐樹文