利用綜采設備回收邊角煤的方法

袁海軍

(山西晉煤集團 沁秀煤業(yè)有限公司， 山西　晉城　048007)

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利用綜采設備回收邊角煤的方法

袁海軍

(山西晉煤集團 沁秀煤業(yè)有限公司， 山西晉城048007)

摘要近年來,隨著煤炭產(chǎn)能的不斷釋放，許多礦井快速步入衰老期，邊角煤回收成為眾多衰老礦井面臨的一個共同課題。根據(jù)邊角煤工作面的特點，通過優(yōu)化設計，利用綜采設備回收邊角煤資源，可以充分發(fā)揮礦井閑置設備，提高安全保障能力，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，同時可大幅提高資源回收率與工作面單產(chǎn)水平，延長衰老礦井服務年限，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞綜采設備; 邊角煤; 環(huán)島工作面；回收

近年來，隨著礦井產(chǎn)能的不斷提升，許多煤礦產(chǎn)能得到充分釋放，但隨之而來的是資源枯竭、礦井衰老的步伐加速。如何安全回收邊角煤柱，不僅是有效延長礦井服務年限的必然選擇，也是緩解礦井接替、人員安置的重要社會課題。作為一個有著50年歷史的老礦井，鳳凰山礦也面臨同樣的問題，該礦自2004年開始全面進入回收邊角煤時期，先后回采了數(shù)十個邊角煤柱，這些邊角煤工作面傾斜長度(即工作面切眼長度)一般都<100 m，而且大多都是孤島面，具有地質(zhì)條件復雜、頂板壓力大等特點。利用綜采設備回收這些邊角煤柱資源，不僅可充分利用閑置的綜采設備，提高回采工效，而且更有利于頂板管理，確保安全生產(chǎn)，且與其它回收煤柱工藝相比，具有更高的資源回收率。

現(xiàn)以鳳凰山礦2309(上)邊角煤柱工作面為例，介紹利用綜采設備回收邊角煤資源的方法。

1工作面概況

1.1位置簡介

鳳凰山礦2309(上)工作面是鳳凰山礦二盤區(qū)最后一個煤柱回收工作面，東為2309工作面(上)采空區(qū)，南為軌道回風巷，西為4301工作面采空區(qū)，北為2322工作面采空區(qū)。整個工作面為一典型的孤島面，礦壓顯現(xiàn)明顯，巷道變形量大。

1.2工作面要素及采煤方法

工作面走向長145 m，傾向長76 m，本分層開采厚度3 m，采用傾斜長壁分層鋪底網(wǎng)綜合機械化采煤方法，采空區(qū)處理方法為自然垮落法。

1.3地質(zhì)條件概況

該工作面開采二迭紀山西組3#煤，煤層埋藏賦存穩(wěn)定，結(jié)構簡單，整個工作面為背斜一翼，傾角3°～7°，平均5°.老頂為細砂巖，厚3.67 m，層理發(fā)育。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚6.3 m.偽頂為泥巖，厚0.3 m，質(zhì)軟，易冒落。

2設備布置

設備選擇要根據(jù)工作面實際情況，在礦井原有設備中選取，以充分適應巷道壓力大、變形嚴重的現(xiàn)場實際。

2.1工作面設備布置

工作面使用44架ZY-35型支架支護頂板，機頭、機尾不設端頭架，機組采用MG250/600-WD1型采煤機，工作面刮板運輸機為SGZ-764/400型。

2.2進風巷設備布置

進風巷兼作運煤巷，為適應巷道壓力大的實際情況，由外向里依次布置SGB-764/132型轉(zhuǎn)載機1部并配套PCM-110型破碎機，SGW-40T刮板運輸機2部。其中在第二部刮板運輸機側(cè)超前支護外布置2輛平板車作為開關架，并在停采線外側(cè)布置1部絞車，作為牽引開關架的動力。工作面設備布置示意圖見圖1.

1—盤區(qū)皮帶　2—破碎機　3—轉(zhuǎn)載機　4—運輸巷一部溜子

3進刀方式

3.1進刀方式選擇

目前，綜采工作面進刀方式有端部斜切進刀方式與中部斜切進刀方式兩種，具體進刀方式選擇的依據(jù)是：

式中：

lc—采煤機身長度，m；

lw—刮板輸送機彎曲段長度，m；

t—端部斜切進刀時，移輸送機頭時間，min；

vh—采煤機正常割煤速度，m/min；

vk—采煤機空刀速度，m/min.

根據(jù)現(xiàn)場實測各相關參數(shù)，計算得：lc=80 m，即當工作面長度<80 m時，采用中部斜切進刀方式有利于提高采煤機的有效工時率，因此，該工作面進刀方式選取中部斜切進刀方式。

3.2進刀工藝

1) 采煤機由機頭空行至中部，在刮板運輸機彎曲段斜切進刀。

2) 采煤機割后半部煤，同時推移前半部刮板運輸機。

3) 采煤機由機尾空行至中部，割前半部煤，同時推移后半部溜子。

4) 推移動輸機方向選擇：采用中部斜切進刀方式割煤時，工作面為單向推移方式，因此,為防止刮板運輸機上竄下滑，推移方向應根據(jù)工作面煤層傾角由低向高的方向推移。

4頂板管理

4.1礦壓顯現(xiàn)情況

由于該工作面為孤島工作面，受到各種應力疊加的影響，頂板壓力明顯大于其它工作面。據(jù)回采過程中實際觀測，該工作面老頂初次來壓步距為28～35 m，小于其它工作面，周期來壓步距為13～26 m，大于其它工作面，且來壓強度大。來壓時，工作面支架載荷明顯增大，活柱下縮量大(尤其是機尾3個支架)，頂板破碎，整個工作面煤壁片幫嚴重，尤其是機尾三角區(qū)片幫深度最大達1.5 m.

進、回風巷超前工作面50 m受采動影響，煤柱側(cè)壓力大于煤幫側(cè)，棚腿鼓出，棚梁彎曲，底鼓嚴重。

4.2頂板管理

1) 工作面頂板管理。由于壓力大，頂板破碎，在整個回采期間，工作面支架全部及時超前拉架控制頂板，特殊地段采用擦頂拉架(少降快拉)或隔架移架的方法；對于片幫地段，超前拉架且打出護壁板后仍有340 mm以上的空頂時，在支架前梁上架直徑150 mm的走向梁維護頂板，每架2根，板梁間距750 mm，板梁懸臂長度超過700 mm時，要在梁頭下支單體柱；若支架行程不足300 mm時，在支架的頂梁下支單體柱提高支護強度。

機組割透機頭(尾)退出后，可采用先拉1#、2#(43#、44#)架，再拉其它支架的方法來控制機頭(尾)三角區(qū)的頂板。同時，加強對支架、乳化液泵及液壓系統(tǒng)的維修，保證泵站壓力不低于30 MPa，徹底消滅支架、管路漏串液現(xiàn)象，以保證支架對頂板的有效支撐。

2) 機頭、機尾的頂板管理。1#(44#)架與煤柱側(cè)的空頂用單體柱(d100 mm)配d220 mm×3 400 mm的板梁支護，成四五排管理，排距700 mm，柱距600 mm，其中機頭尾安全出口附近可用π形鋼梁走向抬棚代替點柱，保證安全出口暢通。緊靠老塘一排要支成密集柱，并打2根戧柱，柱距200 mm，以起到擋矸與切頂作用。切頂線分別以1#和44#架的切頂線為準。

3) 進、回風巷的超前支護。進風巷超前50 m范圍內(nèi)套木棚，超前30 m加強支護，其中在刮板運輸機煤柱側(cè)緊靠擋煤板支設1排點柱，并起到固定擋煤板的作用，支設距離≥20 m，在距煤柱側(cè)梁頭300 mm處支設另一排點柱，支設距離≥10 m.回風巷在整個回采過程中超前工作面≥50 m，一梁四柱加強支護(支柱要保證運輸機人行道寬度)。回采過程中，進、回風巷鼓出的棚腿要及時在緊貼棚口處補支點柱，進、回風巷的鐵棚不得提前回取。機頭、機尾支護示意圖見圖2.

圖2　機頭、機尾支護示意圖

1) 利用綜采設備回收邊角煤柱資源，提高了閑置設備的利用率，減少了設備投入。

2) 利用綜采設備回收邊角煤柱，可提高頂板管理水平，安全系數(shù)更高。

3) 進風輸巷采用SGW-40T刮板運輸機運煤，轉(zhuǎn)載機、破碎機布置在停采線附近，可充分適應巷道壓力大的實際情況，減少因巷道變形對設備正常運行的影響。

4) 該工作面從初采到末采結(jié)束，共用時1.3個月，與使用滑移支架或其它方式回收資源相比，單產(chǎn)水平更高。

6存在的問題及建議

1) 由于孤島工作面壓力大，進、回風巷距工作面50 m范圍內(nèi)巷道變形量較大，特別是底鼓嚴重，可采取提前施工卸壓槽的方式減緩巷道變形。

2) 進回風巷超前支護區(qū)段可采用金屬π形鋼梁配單體柱代替木梁支護頂板，提高支護強度與支護效果。

由于殘留煤柱均為孤島面，壓力大，支護困難，建議工作面回采前期，預先有計劃地對煤柱側(cè)頂板進行強制預裂卸壓，降低后期回收煤柱資源時的礦山壓力。在條件許可情況下，可采用放頂煤工藝回收小塊段工作面，減少巷道掘進率及對集中運輸巷的反復采動影響。

參考文獻

[1]陳炎光，徐永圻.中國采煤方法[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1991：290-293.

[2]袁海軍.邊角煤柱回收巷道布置及回采工藝分析[J].山西科技,2011(5):87-88.

·專題綜述·

(E-mail)chzhj052@126.com

Method of Recycling Boundary Coal Pillar by Using

Fully Mechanized Mining Equipment

YUAN Haijun

AbstractIn recent years, with the continuous release of coal production capacity, many mines enter quickly the aging period, boundary coal recovery has become a common problem facing many old mines. According to the characteristics of corner coal working face, through the optimization design, the use of fully mechanized mining equipment recycling leftover coal resources, can give full play to the mine idle equipment, improve the security capability, achieve safe and efficient production. And can greatly improve the resource recovery rate and yield level of working face, prolong service life of anile mine, realize sustainable development.

Key wordsFully mechanized mining equipment；Corner coal；Island mining face; Recovery

作者簡介：常會珍(1985—)，女，河南開封人，2012年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學，碩士研究生，助理工程師，主要從事煤層氣地質(zhì)研究與開發(fā)工作

收稿日期：2014-01-10

中圖分類號：TD823.97

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)04-0045-03