東曲煤礦18404工作面采煤工藝參數分析

胡麗偉

(山西焦煤集團有限責任公司東曲煤礦，山西 太原 030299)

0 引言

隨著綜采工作面裝備水平的不斷提高，選擇采煤工藝參數意義更加重大。不僅要按煤層賦存變化選擇采煤機采高、循環進尺、裝機功率，還要對刮板輸送機的長度、輸送能力，涉及頂板管理的液壓支架高度等做出選擇。本文以東曲煤礦四采區工作面為例，介紹了工作面布置、設備選型方法等，經實踐證明在生產中取得了良好效果。

1 采區概況

東曲煤礦四采區位于973水平的東翼，北部和西部以羊圈港斷層F15(H=5～40)為邊界，南部和東部以王龍斷層F5(H=10～40)為邊界，北部和東部為東運輸大巷，南部和西部為西運輸大巷。四采區走向最大長度約1 900 m，傾向最大長度約1 140 m，采區面積約為2.34 km2。

18404工作面8#煤層屬上石炭統太原組煤層，內部結構復雜，煤層厚度變化不大，有一至二層夾矸，屬于比較穩定的煤層。煤層總厚度為3.20～4.20 m，平均3.75 m，煤層傾角為3°～8°，平均5°。8#上煤厚約0.6 m，8#煤厚3.0～3.5 m，局部位置有8#煤與8#上煤的分叉，夾矸厚約0.2～1.95 m。當8#煤與8#上煤合并時，工作面沿8#上煤施工；當8#煤與8#上煤分叉時，工作面沿8#煤施工。8#煤剩余可采儲量為350萬t，9#煤剩余可采儲量為604萬t，服務年限7.3 a。該工作面地質構造較為發育，構造附近煤層松軟，節理發育，較破碎，裂隙較發育，易冒落，沿8#煤層掘進時，在掘進中應采取相應的安全措施，加強頂板管理，確保安全生產。

2 采煤工藝

2.1 初采工藝

根據四采區8#煤的煤層與頂板條件，18404工作面初采時的支護及其他工藝與正常回采時一致，需施工預留切眼頂板預裂炮眼，采取初采放頂措施。施工完畢后用黃泥封孔，并用紅色油漆對其位置進行標定。

炮眼位置如圖1所示，距切眼煤幫側1 200 mm，炮眼間距為1 500 mm，排距為500 mm，工作面分4段爆破，每段30 m，間距為38 m，每段施工炮眼22個；炮眼長度為2.5 m，傾角75°，如圖1所示。

圖1 頂板預裂炮眼布置圖

當工作面推進3～4個循環時，支架切頂線距離落山幫約3 m后，隊組進行頂板預裂爆破。

2.2 過構造工藝

回采工作面過構造時按照構造的物理性質采取不同的方法。當構造處巖石層較薄或者較為松軟時，需要采用采煤機直接截割法通過，其施工工藝與回采工藝相同。為了減小工作面構造斷面并保證采煤機正常通過，工作面斷層處應適當降低采高，但要確保采高必須順利過渡，杜絕出現支架明顯錯差、倒架、咬架現象。過構造期間，采用追機移溜，拉架，當頂板破碎時，可采取割一架拉一架的方式支護頂板[4]。當構造處巖石層變厚或者較硬時，采用打眼放炮、采煤機割裝松散巖石的方法通過。施工工藝：打眼→裝藥→封孔→聯線→爆破→出渣→割煤[5]。

2.3 收尾工藝

當工作面推進距離停采線30 m時，開始準備收尾工作，收尾分為鋪網和擴循環2部分。

鋪網采用采煤機割煤分段鋪設的方法進行，傾斜沿工作面至兩端頭并下垂至底板，走向沿工作面推進方向，待金屬網壓入落山1 m，進行擴循環，煤壁側金屬網垂至底板。

擴循環隨工作面推進，待第一道網壓入落山1 m后，開始擴循環。用采煤機分段割煤上插梁，擴完循環后保證通道凈寬為2.8 m，凈高為3.5 m。

3 工作面采高確定依據及停采線確定依據

18404工作面煤層結構復雜，煤層厚度變化不大，有一到兩層夾矸，屬較穩定煤層。8#與8#上煤有分叉現象，8#上煤厚約0.6 m，8#煤厚3.2～4.2 m，煤層合并處平均厚約3.85 m；煤層分叉處煤厚平均約3.25 m。夾矸厚約0.2～1.95 m，工作面采高暫定為煤層分叉處3.25 m，實際回采過程中根據夾矸厚度調整采高，煤層合并處采高定為3.85 m。如夾矸厚度小于0.8 m，同時回采8#上煤與8#煤。根據采區巷道位置及保護煤柱限定，將停采線確定在采區巷道保護煤柱線附近。

4 工作面設備選型

4.1 采煤機選型

選型原則：合理選擇采煤機采高、截深、功率等主要參數是選型的重要因素，特殊的地質條件也是采煤機選型的重要因素之一，同時各參數均應滿足生產能力的要求。

采高選擇：采煤機的采高應與煤層厚度M的變化范圍相適應，由于浮煤和頂板下沉的影響，工作面的實際高度會在開采過程中變小，為保證采煤機能夠正常工作，采高Ht與煤層厚度M應保持下列關系

Htmin=Mmin/(1.1～1.2)=3.2/(1.1～1.2)=2.6～2.9

Htmax=Mmax/(0.9～0.95)=4.2/(0.9～0.95)=4.42～4.6

截深選擇：煤厚，煤層硬度，頂板巖石的特性以及支架移架步距等都會影響采煤機截深的選取。高產高效工作面均采用現代化的大型設備，采煤機的截深和步距應保證工作面盡可能地循環產量，初步設計選定為800 mm。

牽引速度：Vg=Qs/(60MBKγ)

裝機功率：N=60BMVHw/3.6

采煤機選型：據上述公式計算，選擇MG400/920-WD型交流電牽引采煤機，可以滿足生產要求。

采煤機參數：采高范圍,2～4.2 m；適應煤層傾角，≤16°；煤質硬度，硬或中硬；機面高度，1 530 mm；滾筒截深，800 mm；長(兩滾筒中心水平中心距)×寬×高，12.17 m×2.32 m×1.53 m；搖臂擺角(上擺角度/下擺角,(°)，42.5/22.5；截割電機(功率/電壓/冷卻方式)，2×400 kW/1140 V/水套冷卻；搖臂長度，2 403 mm；牽引電機(功率/電壓/冷卻形式/轉速)，2×50 kW/380 V/水冷/0-1 472～2 455 r/min；牽引力，645 kN；牽引速度，0～8.35～13.8 m/min；牽引形式，交流變頻調速、銷軌式牽引；調高電機(功率/電壓)，18.5 kW/1 140 V。

4.2 刮板輸送機選型

選型原則：刮板輸送機的運輸能力應大于采煤機最大生產能力，一般取1.2倍；鏈條數目受刮板鏈的負荷影響，并根據煤質的硬度確定鏈子的結構型式；短機頭和短機尾是優先選用的設備；應滿足采煤機的配合要求[6]。

確定刮板輸送機運輸能力：

工作面輸送機運輸能力Qb1=KcKyKsQH

根據工作面生產能力確定的輸送機能力

Qb2=Qaf/(hk)

確定刮板輸送機長度：設計工作面長度為229.5 m，刮板輸送機的出廠長度必須滿足工作面的設計長度，才能滿足生產的要求。

確定刮板輸送機功率：

N1=KaKbLV[q0(f1cosα-sinα)+2qf2cosα]/102Kd

將數據代入公式N=546 kW。

刮板輸送機選型：根據計算，SGZ800/800型刮板輸送機，可滿足工作面生產要求。

刮板輸送機參數：設計長度，230 m；輸送能力，1 500 t/h；裝機功率，2×400 kW；刮板鏈速度，1.31 m/s；刮板鏈型式，中雙鏈；刮板鏈規格，34×126-D；電機(雙速)型號，YBSD2-400/200-4/8G；電機額定電壓，3 300 V；減速器(型號/傳動比/冷卻方式)，37JS/00/1：38.25/水冷；中部槽(規格/槽間連接形式/中部槽結構形式)，1 503 mm×800 mm×308 mm/啞。

5 結語

通過對東曲煤礦四采區的煤層賦存特點及其煤礦開采過程中存在安全問題的研究，根據采區巷道位置及保護煤柱限定，確定工作面采高以及停采線。根據工作面的地質條件提出選擇采煤機、輸送機參數方法及結果，保障了工作面合理生產。