急傾斜綜采采煤方法及工藝設(shè)計(jì)研究

葉旭

【摘 要】?jī)?nèi)蒙古烏仁都西煤礦設(shè)計(jì)批復(fù)先期為露天開采，后期為井工開采。現(xiàn)煤層開采至+1555m標(biāo)高，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)開采成本經(jīng)濟(jì)論證，再往下開采，煤層剝采比較大，成本較高，經(jīng)濟(jì)效益較差。該礦+1555m以下變更為井工開采方式。但是該礦煤層傾角大，因此進(jìn)行大傾角綜采采煤方法和采煤工藝的研究極其重要。

【關(guān)鍵詞】急傾斜；煤層；采煤方法；開采工藝

中圖分類號(hào)： TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）03-0239-002

Study on Method and Technology Design of Sharp Inclined Fully Mechanized Mining

YE Xu

（China Coal Engineering Group Chongqing Design and Research Institute Co.， Ltd.， Chongqing 400000， China）

【Abstract】The design approval of Wurendui West coal mine in Inner Mongolia is open-pit mining at the early stage and underground mining at the later stage. Coal mining is now +1555 m elevation， combined with the actual production， the cost of economic feasibility studies， further down the mining， mining stripping larger， higher cost， poor economic efficiency. The mine + 1555m following the change to the underground mining methods. However， due to the large dip angle of the seam， it is extremely important to study the coal mining method and coal mining technology at high dip angle.

【Key words】Steep slope； Coal seam； Coal mining method； Mining technology

1 煤層賦存情況

本礦區(qū)位于桌子山背斜的東翼，受區(qū)域構(gòu)造控制，本區(qū)煤系地層呈單斜構(gòu)造，井田的煤層賦存區(qū)所含煤組自上而下編號(hào)為2、3、4、5、6號(hào)共5個(gè)煤組，煤層賦存穩(wěn)定，屬中厚煤層及厚煤層，井田內(nèi)煤層傾角45°～60°。

2煤組含4層煤及數(shù)層煤線，2-2上煤層為可采煤層，平均厚2.64m。3煤組含4層煤及數(shù)層煤線，可采煤層為3-1、3-3上兩層，3-1煤層平均厚6.55m，3-3上煤層平均厚3.71m。4煤組含3層煤及數(shù)層煤線，可采煤層為4-1、4-2、4-3三層，4-1煤層平均3.33m。4-2煤層平均厚2.34m， 4-3煤層平均厚2.44m。5煤組：含5煤層，煤層厚度平均厚4.98m。6煤組含6煤層，平均厚8.02m。

煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，次為砂巖。本礦為瓦斯礦井，煤塵按有爆炸危險(xiǎn)性設(shè)計(jì)，煤層按容易自燃設(shè)計(jì)。

2 研究技術(shù)背景

四川華鎣山廣能集團(tuán)嘉華機(jī)械有限責(zé)任公司，歷經(jīng)30年，發(fā)展成為從事開發(fā)、生產(chǎn)大傾角、急傾斜綜采液壓支架、端頭支架及開采技術(shù)的專業(yè)性公司，位于四川廣安華鎣市。該公司研究、開發(fā)、生產(chǎn)的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZJ系列支撐掩護(hù)式液壓支架及端頭支架，填補(bǔ)了支護(hù)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)空白，成功解決了40°～65°急傾斜煤層綜合機(jī)械化開采存在的巨大困難，通過國(guó)家科技成果鑒定，技術(shù)水平為國(guó)際領(lǐng)先 、國(guó)內(nèi)先進(jìn)。產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)通過ISO9001：2000國(guó)際質(zhì)量管理體系認(rèn)證，取得國(guó)家煤安認(rèn)證。

3 采煤方法

（1）4m以下煤層（2-2上、3-3上、4-1、4-2、4-3）采用急傾斜綜采，該采煤方法采用液壓支架支護(hù)頂板，支護(hù)強(qiáng)度高，支架易于操作，工作環(huán)境好，效率高，產(chǎn)量大，但設(shè)備投資較大，操作人員技術(shù)水平要求高。

四川廣能集團(tuán)綠水洞煤礦在1997年開始進(jìn)行大傾角綜采試驗(yàn)（煤層傾角在35°～52o之間），經(jīng)過兩年的試驗(yàn)于1999年取得圓滿成功，該項(xiàng)目經(jīng)專家評(píng)定，其技術(shù)“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)”，并因技術(shù)含量高獲四川省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。目前大傾角綜采在全國(guó)推廣，在黑龍江雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)，攀枝花集團(tuán)花山煤礦等進(jìn)行了成功運(yùn)用。急傾斜綜采采煤機(jī)及液壓支架屬四川廣能集團(tuán)嘉華公司專利產(chǎn)品，在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)須廠家根據(jù)煤層的實(shí)際賦存狀況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，并派專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)支架的使用與工作面的管理，使之達(dá)到正常生產(chǎn)。

急傾斜綜采工作面主要設(shè)備布置如圖1所示。

（2）4m及以上煤層（3-1、5、6煤層）采用急傾斜綜采放頂煤采煤法，該采煤方法適用于急傾斜厚煤層的開采，回風(fēng)順槽沿煤層底板布置，運(yùn)輸順槽沿煤層頂板布置，運(yùn)輸順槽布置在煤層頂板，工作面接近下運(yùn)輸順槽段，工作面傾角逐步減緩，降低工作面下部支架之間相互作用力，防止工作面下部的支架倒架，便于工作面下部支架的管理，急傾斜綜放采煤工作面布置示意圖如2所示。采用綜采放頂煤采煤法，機(jī)械化程度高，回收率高，產(chǎn)量大，安全可靠。甘肅華亭煤業(yè)集團(tuán)東峽煤礦已成功利用該采煤方法。

4 采煤工藝

采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，采煤機(jī)采用斜切進(jìn)刀方式。工作面一次性采全高。采煤機(jī)向下割煤（上行收浮煤），割穿風(fēng)巷、機(jī)巷煤幫。由于工作面傾角較大，煤落后會(huì)自動(dòng)往下溜，此時(shí)刮板輸送機(jī)能起到緩沖煤炭下溜的作用。

工作面支護(hù)設(shè)備為急傾斜支撐掩護(hù)式液壓支架，支架之間相互作用，形成一個(gè)整體，移架時(shí)，架子通過頂?shù)装宓姆醋饔昧鸵簤褐Ъ艿恼w支撐力固定，支架與支架之間通過架間液壓調(diào)節(jié)器控制，防止下滑，一架接一架的完成，上架控制下架進(jìn)行鄰架操作。

5 急傾斜綜采配套設(shè)備應(yīng)用研究主要特點(diǎn)

安全可靠：支架之間設(shè)置擋矸裝置、人行梯步的設(shè)計(jì)，每隔5架安設(shè)架間推拉擋矸門，架間擋矸裝置平時(shí)均處于擋矸狀態(tài)；割煤時(shí)，擋矸板提前于前滾筒打開，待后滾筒經(jīng)過后立即關(guān)閉；架間擋矸板人員通過時(shí)打開，經(jīng)過后關(guān)閉。上、下出口管理全部采用端頭液壓支架，降低了上下出口頂板的安全風(fēng)險(xiǎn)。

機(jī)械化程度高：綜采液壓支架、下端頭液壓支架配合使用，對(duì)工作面配套設(shè)備整體防倒防滑效果顯著；頂板支護(hù)、設(shè)備推移為一體，全部實(shí)現(xiàn)液壓控制，效率高、速度快，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備之間協(xié)調(diào)性好，設(shè)備檢修少，開機(jī)率高，工作面生產(chǎn)能力有保障。

防倒、防滑措施：工作面下端頭使用組合端頭支架，反向支撐工作面液壓支架，有效防止端頭支架傾斜或歪倒。

6 工作面設(shè)備選型

按照采高范圍、煤層傾角、頂?shù)装孱悇e，綜采工作面選擇滾筒式采煤機(jī)及其配套設(shè)備。但是由于該礦煤層厚度變化較大，一套設(shè)備難以滿足煤層賦存條件要求，因此設(shè)計(jì)考慮中厚煤層設(shè)備和厚煤層設(shè)備，為降低初期投資成本，設(shè)計(jì)配備投產(chǎn)時(shí)生產(chǎn)設(shè)備，今后揭露厚煤層厚，按煤層賦存條件，大于4m的煤層采用放頂煤開采。

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