礦井采煤工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)探究

王鳳瀟

(晉能控股煤業(yè)集團(tuán)四臺(tái)礦，山西 大同 037003)

引 言

某礦9號(hào)煤層位于太原組下段，與下層K4距離11.20 m，煤層平均厚度為6.5 m，煤層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，內(nèi)部含有0層～1層矸石，巖性是泥巖，底板的巖性是灰黑色砂質(zhì)泥巖，頂板的巖性是深灰色泥巖，井田內(nèi)的煤層比較穩(wěn)定，屬可開采煤層[1]。

1 地質(zhì)概況

9號(hào)煤層的煤層底板標(biāo)高是+770 m～+810m，由于煤層內(nèi)的頂?shù)装鍘r性是泥巖，巖性比較軟，遇到水后使泥巖變軟，出現(xiàn)頂?shù)装宓坠默F(xiàn)象。煤層附近有250 m左右的埋深煤層，在工作面內(nèi)布置主副井斜井井筒[2]，整個(gè)開拓過程要確保巷道圍巖的穩(wěn)定性，確保井底車場(chǎng)的水平標(biāo)高與軌道大巷的水平標(biāo)高一致，維持在+754m。

2 礦井開采開拓方式

2.1 井底車場(chǎng)

充分考慮生產(chǎn)系統(tǒng)與井下開拓方式的要求，根據(jù)井筒與大巷的相對(duì)位置，以節(jié)省工程量為原則，堅(jiān)持調(diào)車方便，將井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)為水平車場(chǎng)，井底車場(chǎng)使用30 kg/m的鋼軌，軌道的軌距是600 mm。主要是運(yùn)輸矸石、設(shè)備和人員，輔助量較少，因而滿足輔助運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

2.2 井底車場(chǎng)硐室

根據(jù)井底車場(chǎng)的布置情況，在主立井井底巷道的對(duì)面設(shè)有消防器材庫(kù)，在副立井井底附近設(shè)有主變電所、主排水泵房以及水倉(cāng)。將液壓支架、采煤機(jī)等大型開采設(shè)備分別安裝在井下，考慮到井下運(yùn)輸，在井底車場(chǎng)不安裝硐室。

2.3 主要大巷

9號(hào)煤層井田的東西走向長(zhǎng)度約1.1 km～4.0 km，南北走向長(zhǎng)度約2.6 km～4.5 km，總開采面積為12.50 km2，煤層平均傾角為9°。在井田內(nèi)布置一組大巷，主要包括回風(fēng)大巷、膠帶運(yùn)輸大巷以及輔助運(yùn)輸大巷，對(duì)工作面進(jìn)行布置時(shí)，要沿著煤層傾斜的方向，南北大巷東側(cè)在井底車場(chǎng)和聯(lián)絡(luò)巷的作用下，與主副井連接[3]。

對(duì)工作面進(jìn)行開采時(shí)，采用雙巷布置，區(qū)段內(nèi)尾巷超前回風(fēng)大巷，便于觀察煤層的變化情況，有助于輔助大巷的運(yùn)輸和排水，在采區(qū)含有大量瓦斯氣體且走向長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的區(qū)段，使用雙巷掘進(jìn)布置，可以有限保證開采的安全性，提高通風(fēng)效率。在一次采全高中，采用傾向長(zhǎng)壁采煤法，運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽都設(shè)在煤層中，其中，運(yùn)輸順槽作為主要運(yùn)輸煤的通道，在其內(nèi)部安裝膠帶輸送機(jī)及軌道，便于運(yùn)輸煤和行人，必要時(shí)進(jìn)行移動(dòng)變電站的轉(zhuǎn)移，在回風(fēng)大巷內(nèi)部安裝軌道，便于運(yùn)輸煤，在輔助大巷安裝絞車，使用絞車提升來輔助運(yùn)輸。運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷的斷面圖如第157頁(yè)圖1、圖2所示。

3 采煤工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.1 采煤工藝方案

由于工作面內(nèi)煤層厚度較大，一次采全高的工作量較大，推進(jìn)速度慢，為了提高原煤的塊煤率，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)能力，提出采用煤層爬底板采煤機(jī)進(jìn)行煤炭開采，采用俯偽斜長(zhǎng)壁式開采方法[4]，由東向西沿工作面向前推進(jìn)。在采煤過程中，按照滾筒采煤機(jī)螺旋割煤→刮板輸送機(jī)運(yùn)煤→液壓支架支護(hù)頂板→刮板輸送機(jī)移架→打密集回柱的工藝進(jìn)行，在頂板出現(xiàn)破碎時(shí)，要先對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，再依次進(jìn)行。落煤時(shí)使用的是單滾筒爬地式采煤機(jī)，其中，滾筒的直徑是800 mm，截割深度是750 mm，采高是800 mm。

圖1 運(yùn)輸大巷斷面圖(mm)

圖2 回風(fēng)大巷斷面圖(mm)

3.2 采煤、裝煤、運(yùn)煤方式及設(shè)備選型

綜合分析礦井的開采條件，使用MG100-TP型的采煤機(jī)，將單滾筒固定在采煤機(jī)的側(cè)面，電機(jī)牽引時(shí)使用錨鏈進(jìn)行牽引，沿著煤層的傾斜方向，爬底板在煤壁上來回穿梭進(jìn)行割煤，在螺旋滾筒的作用下，將煤裝入裝煤機(jī)構(gòu)中，再轉(zhuǎn)至運(yùn)輸機(jī)，電機(jī)的兩端分別連接牽引部和截割部，功率比較大，且機(jī)身的強(qiáng)度有保證。采煤機(jī)的機(jī)身在底板上，使用這種采煤方式，對(duì)支護(hù)和運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備的要求較低，采煤機(jī)的主要參數(shù)表如表1所示。

表1 MG100-TP型采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)表

運(yùn)輸大巷使用的輸送機(jī)及其主要技術(shù)特征如表2所示。

表2 工作面及運(yùn)輸巷運(yùn)輸設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

通過使用這些配套設(shè)備，大幅度減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了工作效率，確保了采煤作業(yè)的連續(xù)，增加了塊煤率，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 工作面頂板管理方式

考慮煤層的賦存以及頂?shù)装宓膸r性情況，根據(jù)采煤工藝，結(jié)合現(xiàn)有的支護(hù)設(shè)備，對(duì)工作面采用單體液壓支架和木頂梁進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，由于煤層頂板比較容易垮落，在移架后，對(duì)頂板采用全部垮落法進(jìn)行控制。采用單體液壓支架，其可支撐最大高度為630 m，伸縮行程可達(dá)180 m，工作阻力為250 kN，額定工作壓力為60 MPa，每個(gè)液壓支架之間留有0.8 m的距離，每根液壓支架的支護(hù)密度為0.287 2。

3.4 工作面回采方向

運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷共同組成回采工作面，工作面采用后退式回采方法，從井田邊界向東翼大巷方向進(jìn)行開采，在運(yùn)輸大巷間留設(shè)15 m放水煤柱。

4 結(jié)論

為了提高原煤的塊煤率，提高開采效率，通過分析某礦9號(hào)煤層的地質(zhì)概況以及開采開拓方式，確定采煤工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)果如下：

1) 采用俯偽斜長(zhǎng)壁式開采方法，選擇采煤機(jī)及支架等設(shè)備型號(hào)，在回采過程中，對(duì)工作面采用單體液壓支架和木頂梁聯(lián)合支護(hù)的方式進(jìn)行支護(hù)，工作面頂板由于容易垮落，采用全部垮落法進(jìn)行控制。

2) 通過對(duì)采煤工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)的分析，確保了采煤作業(yè)的連續(xù)，增加了塊煤率，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。