大傾角采煤技術(shù)的應(yīng)用與推廣

（唐山開灤趙各莊礦業(yè)公司采煤一區(qū)，河北 唐山 063101）

大傾角采煤技術(shù)的應(yīng)用與推廣

劉 棟

（唐山開灤趙各莊礦業(yè)公司采煤一區(qū)，河北 唐山 063101）

文章主要針對(duì)木城澗煤礦井下開采過程中，應(yīng)用大傾角開采技術(shù)為實(shí)例，對(duì)大傾角開采技術(shù)要點(diǎn)要的闡述，以期望可以增加煤礦企業(yè)的采掘效率。

大傾角；采煤技術(shù)要點(diǎn)；支護(hù)方式

在煤礦井下采掘過程中，常因煤層具有一定的傾角，增加了原煤的采掘難度，降低了煤礦企業(yè)井下開采生產(chǎn)效率，因此對(duì)大傾角采煤技術(shù)的研究具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義。

1 木城澗煤礦大傾角工程概述

木城澗煤礦是京煤集團(tuán)最大的礦井，其每年可以產(chǎn)原煤總共可以達(dá)到約250 萬(wàn)噸，在礦井的+ 450m 水平西四采區(qū)的二槽煤一壁向下順槽，采掘工作面處于偏北向斜南的方位，煤層的傾角約為12 °～23°，平均傾角為18°，區(qū)內(nèi)小部分有小斷裂發(fā)育，并且該采區(qū)處有多條小斷層穿過，煤層處于700m 埋深處，礦井首次進(jìn)行試驗(yàn)綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面。

同時(shí)，此礦井下煤層處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并在地層中夾雜有2 層的夾石結(jié)構(gòu)層，厚度約為0m～ 0.2m，多為碳質(zhì)粉砂巖。煤層的厚度變化差異大，煤厚2.0m～4.55m ，平均煤層厚度為3.6m，煤容重1182t/m3。在大傾角采掘過程中主要應(yīng)用的設(shè)備布置如表1所示。

2 大傾角煤層地質(zhì)條件開采的技術(shù)要點(diǎn)

近幾年，隨著我國(guó)煤礦井下采掘施工強(qiáng)度、開采深度的逐漸增加，以及采掘工作面所處的地質(zhì)條件狀況越來越復(fù)雜，煤層的傾角越來越大，這就給煤礦井下的采掘工程的繼續(xù)施工造成了一定程度的難度。一般在大傾角煤層區(qū)，多采用綜掘采掘技術(shù)，在工作面采用走向長(zhǎng)臂后退式，而在處理采空區(qū)則利用全部垮落法，加快煤層開采速率。

由于木城澗煤礦工程處于地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況比較復(fù)雜的京西門頭溝山區(qū)，地勢(shì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)層較混亂，煤層結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性較差，且井下煤層的厚度隨煤層走向變化較明顯，且在一處有巖石斷裂結(jié)構(gòu)發(fā)育。如果采用炮采法進(jìn)行煤層的采掘工作面，需要在煤層中布置的炮眼較多，這樣不僅造成工作點(diǎn)相對(duì)較分散，增加工作量，占用的人員較多，且給煤層采掘工作添加了一定的不安全因素，導(dǎo)致原煤采掘生產(chǎn)管理無法正常進(jìn)行，并有可能在采掘工作中發(fā)生安全事故，導(dǎo)致礦井采掘工作面的生產(chǎn)效益較低，影響采掘進(jìn)度，且采掘工作面無法實(shí)施大型機(jī)械化施工，這些很大程度上制約了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高煤礦企業(yè)的井下采掘生產(chǎn)效率，提高礦井內(nèi)原煤的總產(chǎn)量，并減少礦井內(nèi)采掘工人的工作強(qiáng)度，提高礦井采掘生產(chǎn)的安全性，木城澗煤礦的大傾角煤層選用綜掘采掘技術(shù)，其采掘優(yōu)點(diǎn)：掘進(jìn)尺速度快；礦井巷道結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定程度高，且巷道后期穩(wěn)定性較易維護(hù)，保障了礦井采掘過程的安全性；采掘中順利穿過大傾角煤層，大大加快了煤礦企業(yè)的采掘速度，綜掘采掘技術(shù)普遍應(yīng)用在大傾角復(fù)雜煤層采掘中

3 大傾角煤層巷道斷面及支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 巷道的斷面設(shè)計(jì)

綜合考慮本礦井采掘工作面煤層所處的大傾角煤層狀況、巷道頂層的巖石穩(wěn)定狀況、巖石結(jié)構(gòu)裂隙走向等基本的地質(zhì)狀況，在保障原煤運(yùn)輸設(shè)備布置合理的前提下，系統(tǒng)分析了各種巷道斷面的結(jié)構(gòu)形式，并充分利用巷道斷面使用情況，最終選定為的采掘巷道基本走向?yàn)檠仨斁蜻M(jìn)，采掘巷道橫斷面寬高為400cm ×205cm。

3.2 巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)

在煤礦采掘巷道內(nèi)大傾角煤層處采用錨桿支護(hù)方式，研究發(fā)現(xiàn)，可以選用預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)、圍巖松動(dòng)圈等，采用哪一方式進(jìn)行工作面支護(hù)，主要是根據(jù)大傾角煤層頂板的冒落高度以及端面距的長(zhǎng)度兩方面確定的。根據(jù)采掘經(jīng)驗(yàn)可知，冒落高度與端面距一般約1m，可以在塌冒部位進(jìn)行鉆眼插鋼針，提高棚頂整體結(jié)構(gòu)安全性。若在采掘煤層過程中發(fā)生大傾角采煤工作面處遇到局部厚煤層時(shí)，該處煤層上部比其它處的壓力大，將會(huì)對(duì)受壓板產(chǎn)生較大的壓力，明顯加快下沉速度等，頂板很容易出現(xiàn)冒頂危害事故。遇到上述問題的解決辦法是在局部厚煤層構(gòu)造帶回采工作時(shí)，在巷道頂部的支護(hù)換成具有較大支撐力的支護(hù)設(shè)備，如采用支撐控制面積大、穩(wěn)定性高、支撐強(qiáng)度高的構(gòu)造帶兩側(cè)支護(hù)的方式，這樣很好的用局部充填法代替垮落法，從而大大提高了制成的穩(wěn)定性，確保了煤礦采掘的穩(wěn)定性。

在本工程大傾角煤層處的支護(hù)詳細(xì)數(shù)據(jù)：錨桿支護(hù)高度 H =120m，間距為a =1108cm，桿體直徑d=1713mm 。根據(jù)各個(gè)基本參數(shù)的計(jì)算，借鑒相關(guān)巷道錨桿支護(hù)的數(shù)據(jù)可確定錨桿支護(hù)的各個(gè)參數(shù)如下所示：

頂板錨桿形式：桿體用f18mm ×2000mm的高強(qiáng)螺紋鋼，蝶形托盤尺寸為120mm×120mm×10mm 的。錨桿鉆孔尺寸為f28mm，間距為1m。為了使得頂板錨桿具有聯(lián)合支護(hù)的功效，并設(shè)置12mm 鋼筋作為托梁。

巷道幫錨桿：根據(jù)巷道的基本特征，在巷道的兩側(cè)采用2m長(zhǎng)的木錨桿，為了確保施工作業(yè)的順利進(jìn)行，間距為1m，也 可取0.90m。選 用400mm×200mm ×50mm木托盤。

表1 大傾角采掘工作面主要機(jī)械設(shè)備布置信息

4 大傾角煤層采煤工藝

割煤：因?yàn)榈V井巷道為全煤斷面進(jìn)行開采的形式，因此在采煤工序時(shí)掘進(jìn)機(jī)可以直接進(jìn)刀割煤的方法進(jìn)行割煤施工。同時(shí)，為了確保綜掘機(jī)在進(jìn)行初刀割煤過程中設(shè)備可以迅速的達(dá)到穩(wěn)定工作的狀態(tài)，綜掘機(jī)需要沿著巷道的底板由左向右的走向依次進(jìn)行割煤采掘工序，當(dāng)綜掘機(jī)到達(dá)巷道的右側(cè)以后，然后再改為由右向左的走向依次進(jìn)行割煤，然后依次按照上述循環(huán)依次進(jìn)行下去。

研究發(fā)現(xiàn)，采用這種進(jìn)刀割煤走向的方法，可以有效的利用綜掘機(jī)割煤后留下的空間，空間頂部煤層將處于懸空的狀態(tài)，增大了頂部煤層的下垮力，從而在很大程度上減少了采掘機(jī)的功耗，且大大減少了巷道頂板的暴露時(shí)間，提高了錨桿支護(hù)的穩(wěn)定性，有利于綜掘機(jī)的安全生產(chǎn)過程。

裝煤：裝煤操作主要由綜掘機(jī)的鏟板部來完成。

運(yùn)煤：采掘下來的煤，先由綜掘機(jī)的刮板輸送機(jī)傳輸?shù)骄C掘機(jī)后邊的橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，然后再將原煤放置在膠帶輸送機(jī)上，再運(yùn)輸?shù)酵该盒逼律希詈筮\(yùn)送到煤倉(cāng)進(jìn)行儲(chǔ)存。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦礦井大傾角煤層處，由于煤層的復(fù)雜地勢(shì)狀況，這就增加了煤層開采的工作難度，且增加了采掘工作中的不穩(wěn)定因素。在本工程中，綜合考慮了礦井所處的地勢(shì)狀況，采用合適的巷道橫斷面、支護(hù)形式以及特殊的采掘技術(shù)，提高了作業(yè)環(huán)境的穩(wěn)定性，加快了采掘進(jìn)度，為煤礦企業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了保障。

[1]張士玉.大傾角采煤技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005（13）.

[2]賈維志.大傾角綜合機(jī)械化采煤技術(shù)[J].安徽科技，2010（05）.

[3]劉書文.大傾角、復(fù)雜地質(zhì)條件綜合機(jī)械化采煤[A].第五屆全國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C]，2010.

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