井下采煤工藝優化改進方法研究

李 強

(山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033602)

引 言

在現代化技術的高速發展下，經濟效益是衡量煤礦企業的重要指標，要確保企業有較高的經濟效益，需要從采煤工藝出發，提高煤炭的開采量，因此需要對采煤工藝不斷進行優化，在優化的過程中，要同時考慮礦井的水文地質情況以及開采的實際情況，確保優化后的工藝可以使開采順利進行，采煤效果最佳。

1 礦井概況

斜溝煤礦井田內由南向北長約22 km，由東向西長約4.5 km，總面積為88.643 5 km2，煤炭的總儲存量達2 401.18 Mt，可開采的煤炭儲存量為1 578.45 Mt。18101工作面位于8#煤層，煤層厚度為2.23 m～8.24 m，平均厚度為4.87 m，層間距為13.95 m，煤層頂板多是砂巖，偽頂有局部泥巖，砂巖的抗拉強度為1.13 MPa，抗壓強度為69.80 MPa，直接底板是泥巖，飽和抗壓強度為20.05 MPa[1]。在靠近工作面東側，煤層露頭，風化比較嚴重，頂板也有破碎，工作面的水文條件比較簡單，含水層不發育，大氣降水是工作面內積水的主要充水水源，在回采后容易沿頂板冒落裂隙帶滲入采空區。

2 采煤工藝優化原則

采煤工藝是指在采煤過程中，使用機械化設備進行連續作業的全部過程，而選擇合理的采煤工藝是降低勞動強度、提高安全性能的重要步驟，直接影響礦井的經濟效益和社會效益，因此，對采煤工藝進行優化時，要遵循以下原則[2]：

1)采出率最大原則。煤炭資源屬于不可再生資源，在對礦區進行開采時，要在保證安全的前提下盡可能提高煤炭的采出率，因此在優化采煤工藝時要充分考慮煤炭的采出率。

2)開采安全原則。安全是一切生產活動的前提，由于開采是在地下進行，工作環境極其惡劣，在對采煤工藝進行優化時，也要兼顧開采的安全性，確保各個工序環節的安全，減少煤礦事故。

3)先進技術與設備原則。隨著科學技術的發展，采煤技術以及使用的設備也在不斷提高，研發出了適用于各種條件的先進采煤方法和配套設備，以提高開采的效率，實現開采的自動化和智能化，采煤工藝受所用采煤技術與機械設備的影響，因此在進行工藝優化時，也要考慮技術與設備因素。

3 采煤工藝優化策略

根據斜溝煤礦的實際情況，確定優化后的采煤工藝流程如第65頁圖1所示。

圖1 采煤工藝流程圖

3.1 割煤

采用雙滾筒采煤機來進行割煤，采煤機在進行截割時，左右滾筒反向旋轉，左滾筒順時針割底煤，右滾筒逆時針割頂煤，從頭到尾進行截割。在采煤機的左滾筒到達順槽后，將右滾筒升高使右邊的刮板輸送機向煤壁一側移動，沿輸送機方向進行割煤作業，達到一定距離時，移動左側輸送機，讓左右滾筒相互配合進行上下兩側的割煤，在割到尾部時，調換左右滾筒的位置，在進行割煤時，統一按照截深0.8 m的標準[3]來選擇進刀方式，其具體過程如圖2所示。

圖2 進刀示意圖

通過刮板輸送機的軌道來牽引采煤機動作，最大速度為6.32 m/min，在實際工作過程中根據礦井情況合理控制運行速度，確保割煤與裝煤同時進行，在割煤過程中，要合理控制滾筒的升降位置，對頂煤的截割要仔細，對底煤的截割要刮平，減少臺階、落底等現象。

3.2 裝煤及運煤

在進行割煤的同時完成裝煤的部分作業，在割煤作業結束后，在推刮板輸送機時，將多余的浮煤裝入輸送機槽中，通過轉載機以及膠帶輸送機將煤運出，并人工清理輸送機外面的浮煤。

3.3 移架

在采煤過程中，移動的步距是通過截深的高度來確定的，在割煤作業完成后，對新暴露出來的頂板，要及時通過鄰架移架作業進行支護，當頂板比較完整且壓力較小時，將后滾筒移動約4架，當頂板有破碎且壓力較大時，將前滾筒移動約1架[4]，在這一過程中，如果采煤機的牽引速度遠遠大于鄰架移架的速度，要適當降低牽引速度，在移架時要控制頂板和支架頂梁的距離在150 mm左右，不要一下將支架頂梁降的過低，如果立柱的下降量在很小的范圍內，要同時操作移架和降柱動作來控制頂板，提升移架速度；如果頂板有破碎，使用支架進行初步支撐后，將平衡千斤頂伸出使頂梁的前端被抬升，增大對頂梁前端支護的力，從而控制頂板的下沉；如果頂板堅硬完好，操作平衡千斤頂使頂梁的后端被抬升，提高支護力。在支架升起后進行接頂處理，控制好支架的初撐力，確保主頂梁與頂板接觸5 s后再將操作把手回歸零位。

3.4 推移

在實際采煤過程中，將煤壁和鏟煤板尖端的距離控制在150 mm，刮板輸送機在移動過程中要進行平直控制，避免出現大幅度彎曲和長距離彎道，刮板輸送機在進行推移時要處在一條直線上，如果在機道內有障礙物，要及時進行清理。

4 應用分析

斜溝煤礦18101工作面可開采長度2 133 m，根據工作面的實際開采情況，采用優化后的采煤工藝進行開采，在規范流程后，煤礦日產煤2 290 t，開采時間大大縮短，可順利完成預期的開采目標，通過采用先進的技術和設備，使井下作業的自動化水平有所提高，工人的勞動強度有所減輕，安全事故的發生率有所降低，從工作面開采至今，沒有發生大型的安全事故。

5 結論

為了提高煤礦開采的經濟效益，通過分析斜溝煤礦礦井的水文地質條件，對井下的采煤工藝進行優化，結果如下：

1)在進行采煤工藝優化時，從高采出率、安全開采以及使用先進技術與設備原則方面對其進行優化改進，制定優化后的工藝流程，并詳細分析優化后的工藝流程。

2)在斜溝煤礦中進行實際應用，結果表明，采用優化后的采煤工藝日采煤量達2 290 t，煤層總開采時間有所降低，礦井經濟效益明顯提升。