南橋煤業公司礦井工作面布置方式與參數確定

【摘 要】現如今我國小型煤礦眾多，加強小型礦整改勢在必行。本文根據國家關于改進小型煤礦的相關文件，針對南橋煤礦的地質特征，對該礦工作面布置方式與參數進行了確定。為類似條件下小型煤礦改進提供了依據。

【關鍵詞】工作面長度；工作面高度；支護方式；設備選型

一、礦井概況

南橋煤業公司礦井建于1970年3月，1983年11月30日建成投產，采用立井+斜井混合開拓，2005年核定生產能力0.26Mt/a。礦井上工業場地位于唐源村東面，下工業場地位于馬坡村，兩條回風斜井分別位于各自風井場地內。共布置了五條井筒，分為為主立井、1#副斜井、2#副斜井、西一風井、西二風井，采用“三進二回”的兩翼對角式通風方式，抽出式通風方法。地面生產系統、輔助設施、行政公共建筑等已經形成，井下已經形成較完整的井巷系統[1]。工作面采用走向長壁分層炮采，全部垮落法管理頂板。

礦井機械化水平及資源回收率低，為進一步提高礦井生產安全水平，根據國家四部門發布的《關于推進小型煤礦機械化的指導意見》，陜西蒲白南橋煤業有限公司煤礦進行機械化改造。

二、煤層地質條件

5-2煤層位于太原組中上部，K3標志層之上，K4標志層之下，分布穩定，為一中厚～厚煤層，厚度0.79～8.96m，平均厚度4.47m，為井田內唯一全區可采煤層。

5-2煤層結構復雜，含矸0～4層，一般為2～3層，且多以3層為多。夾矸分別命名為頂矸、上矸、下矸。夾矸最大總厚度2.06m，最小0.15m，一般1m，其中頂矸距煤層頂板0.17～1.58m，一般0.73m，平均厚度0.42m。夾矸穩定，巖性一般為泥巖，含砂質，層理明顯。上矸上距頂矸0.12～1.95m，一般0.7m，下距下矸0.25～2.24m，一般1.22m。該層夾矸穩定，厚度一般為0.21m。巖性為高嶺石泥巖，屬優質高嶺土。下矸下距煤層底板0～2.55m，平均厚度0.93m。夾矸厚度變化較大，平均厚度為0.26m，巖性為高嶺石炭質泥巖。

受構造影響，本區煤體結構以碎裂～碎粒煤為主，煤層硬度3～4級，煤層破壞比較嚴重的區域，煤體大多為粉末狀，開采時易發生片幫現象，采下的煤遇水后易形成煤泥堵塞溜煤眼[2]。

三、采煤工作面布置

（一）采煤方法的確定：根據本井田的地質條件、煤層賦存特征和礦井生產規模，結合國內外綜采發展現狀并結合目前采掘設備的發展現狀。設計5-2煤層采用中厚～厚煤層一次采全高綜采采煤法，全部垮落法管理頂板。

工作面參數確定

1、工作面長度：本礦井可采范圍內煤層受地質條件約束，一采區扣除斷層煤柱外南北寬485m。采區內斷裂構造發育。設計礦井移交時在一采區5-2煤層內布置1個長壁綜采工作面，工作面長度暫定為140m，礦井在生產過程中可根據采區內斷裂構造實際情況進行調整。

2、工作面推進長度：礦井工作面推進長度受采區尺寸、村莊保護煤柱限制，一采區工作面推進長度為0.6km～1.9km之間。

3、工作面采高：一采區內的5-2煤層厚度為1.72～3.98m，平均厚度3.4m，首采工作面平均采高3.4m，設計工作面采高隨煤層厚度變化而變化。

（二）回采工藝

1、工藝參數：根據礦井生產能力、煤層賦存條件和工作面設備特點，設計確定采煤機截深為0.6m。

2、綜合機械化回采工藝：工作面主要作業工序為：采煤機落煤—刮板輸送機運煤—破碎機破碎—橋式轉載機轉載—可伸縮膠帶輸送機運煤[3]。

工作面循環作業方式：采煤機由機頭斜切進刀→移端頭支架和過渡支架→移端頭刮板輸送機→采煤機反向割機頭煤→采煤機反向空駛→采煤機割第一刀煤→移架→推刮板輸送機→采煤機由機尾斜切進刀，進行下一個循環。

3、割煤方式：采煤機在工作面的進刀方式，將直接影響工作面的工時利用以及采煤機效能的發揮。根據我國綜采工作面的實際情況，設計采用端部斜切進刀方式。雙向割煤具有輔助工序少，采煤速度快，工序緊湊，工時利用率高及生產能力大的特點，因此，結合本礦井具體條件，設計工作面采用雙向割煤方式。

4、移架：工作面實行追機作業，順序移架，鄰架操縱，移架滯后采煤機5m左右進行。移架時，先收護幫板，同時降立柱，操作移架千斤頂，以前溜為支點向前移架。移動一個步距后，立即升柱，打出護幫板。

5、推移刮板輸送機：在采煤機割煤、移架后推移刮板輸送機，滯后采煤機20～25m左右進行，推移刮板輸送機時以支架為支點操作手把，并應保證至少有2～3個推溜千斤頂同時動作。

四、掘進工作面布置

（一）巷道掘進及支護方式

1、采區巷道斷面的確定：采區巷在新井斷層南面為巖巷，在新井斷層北面進入煤層后位煤巷。由于采區內斷裂構造及其發育，設計綜合考慮大型設備運輸、通風、掘進、礦壓、巷道服務年限等因素，設計確定采區巷道采用半圓拱斷面，工作面巷道斷面均采用矩形斷面[4]。

采區巷道斷面特征詳見表4-1。

表4-1主要巷道斷面特征表

2、采區巷道支護方式：采區內斷裂構造及其發育，主要巷道采用錨網噴支護，工作面巷道采用錨桿支護，開切眼采用錨桿+錨索聯合支護，并適當增加單體液壓支柱加強支護[5]。巷道在局部破碎地段可采用鋼拱架加強支護，鋼拱架材料可采用29號U型鋼。

（二）井巷施工掘進進度指標

根據礦井掘進工作面裝備水平、參考鄰近礦井掘進進度指標，礦井生產時各類巷道掘進進度指標取值如下：

巖巷（炮掘） 150m/月；

煤層巷道（炮掘） 200m/月；

煤巷（綜掘） 400m/月；

硐室（炮掘） 500m3/月。

（三）掘進工作面和掘進設備配置

本礦井井下裝備1個綜采工作面，年推進度950m。為保證工作面正常接續，礦井年掘進工程總量為3500m左右。因此，井下配備1個綜掘工作面和1個炮掘工作面，采掘面比為1：2。

1、綜掘工作面主要設備選型

（1）掘進機（利用已有）

型號：EBJ120TP型

功率：190kW

電壓等級：660V

（2）雙向可伸縮膠帶輸送機

型號：SJJ800/2×40

功率：2×40kW

能力：400t/h

（3）轉載機

型號：SZD730/90型

功率：90kW

能力：400t/h

（4）其他設備：除上述主要設備外，掘進工作面還配備了濕式除塵風機、局部扇風機、錨桿機、調度絞車、小水泵、探水鉆機、激光指向儀等設備。

2、鉆爆法掘進工作面主要設備選型：鉆爆法掘進工作面利用已有設備，工作面配備有ZMS-12B煤電鉆、氣腿式鑿巖機、ZMY200型裝煤巖機，除此之外還配備了局部扇風機、濕式除塵風機、混凝土噴射機、混凝土攪拌機、混凝土噴射機手、混凝土噴射機除塵器、錨桿機、調度絞車、小水泵、探水鉆機、激光指向儀等設備。

五、總結

（一）本文根據國家關于改進小型煤礦的相關文件，針對南橋煤礦的地質特征，對該礦工作面布置方式與參數進行了確定。

（二）為類似條件下中小型煤礦改進提供了可靠的依據。

【參考文獻】

[1]陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].中國礦業大學出版社，1994.

[2]朱德仁.長壁工作面老頂的破斷規律及其應用[D].博士學位論文，中國礦業大學，1987.

[3]錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制[M].北京：煤炭工業出版社，1984.

[4]何廷峻.工作面端頭懸頂在沿空巷道中破斷位置的預測[J].煤炭學報，2000，25（1）：28-31.

[5]柏建彪.沿空掘巷圍巖控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2006.