機械化采煤工藝參數(shù)及設(shè)備選型研究

郭明飛

（山西新景煤業(yè)有限公司， 山西 陽泉 045000）

引言

回采率為對煤礦開采考核的主要指標之一，同時高回采率也是避免煤炭資源浪費的主要措施之一。前期，由于煤礦回采工藝和綜采設(shè)備的能力存在一定的制約性，導(dǎo)致類似于薄煤層被直接放棄，造成對煤炭資源的浪費[1]。為此，本文針對薄煤層綜采工作面提出了相應(yīng)的開采技術(shù)，在完成工作面合理有效支護的基礎(chǔ)上采用高效的采煤工藝，并為其配套高效的設(shè)備對薄煤層進行開采，對煤礦的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 82203 綜采工作面工程概況

82203 綜采工作面所屬煤礦的設(shè)計能力為45 萬t/年，目前可開采的煤層包括有2 號、3 號、12 號以及14 號煤層。本文對其中的14 號煤層，即82203 工作面的薄煤層開展研究，該工作面的煤層的厚度范圍為0.80～4.87 m，對應(yīng)煤層的平均厚度為2.87 m。總的來講，82203 綜采工作面煤層的結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。82203 綜采工作面的頂?shù)装宓刭|(zhì)條件如表1 所示。

表1 82203 綜采工作面頂?shù)装宓刭|(zhì)條件

除上述參數(shù)以外，82203 綜采工作面瓦斯的絕對涌出量為0.23 m3/min，二氧化碳的絕對涌出量為0.32 m3/min。總的來講，82203 綜采工作面巷道頂板處于裂隙發(fā)育狀態(tài)，且相對松軟容易破碎。但是，82203 綜采工作面受到其地質(zhì)的較小的斷層、小褶曲以及陷落柱的影響，導(dǎo)致針對該工作面薄煤層的開采時其開采效率受到極大的影響[2]。

2 工作面開采方案及巷道支護研究

本小節(jié)重點為后續(xù)82203 綜采工作面薄煤層開采工藝的設(shè)計奠定基礎(chǔ)，重點從工作面巷道布置和支護兩個方面開展研究。

2.1 82203 綜采工作面開采方案

鑒于82203 綜采工作面的14 號煤層可分為14-1 號和14-2 號煤層，其煤層間距從0～8 m 跨度較大。而且，經(jīng)現(xiàn)場勘測主要分為0～1 m 和1～8 m 兩種情況。當(dāng)煤層間距范圍在0～1 m 之間時，由于兩個煤層距離過近，導(dǎo)致開采上層煤層時對應(yīng)下層煤層開采時頂板管理難度較大[3]。因此，對于煤層間距在0～1 m的情況，可采用煤層合層開采方案，如圖1 所示。

圖1 近距離煤層合層開采方案

采用如圖1 所示的開采方案可將上下煤層看為一個整體進行開采，可有效克服薄煤層開采的特點，從而解決了薄煤層開采困難的問題，極大地提升了煤礦的開采效率，降低煤炭開采成本。但是，采用該種方案會產(chǎn)生大量的矸石（兩煤層之間的矸石），為后續(xù)煤炭洗選增加工作量。

當(dāng)煤層間距為1～8 m 時，采用單一煤層開采方案，其對應(yīng)的方案如圖2 所示。

采用如圖2 所示的單一煤層開采方式，有效避免了上層煤層開采時對下層的影響，即上層煤層開采完畢后才對下層煤層的巷道進行掘進、開采等工作。但是，采用單一煤層開采方案明顯增加了巷道掘進的工作量，增加了煤礦生產(chǎn)成本[4]。

圖2 單一煤層開采方案

綜上，對于工作面間距較小的煤層采用煤層宜合層開采方式，而對于工作面間距較大的煤層采用單一煤層開采方案。

2.2 巷道的支護設(shè)計

巷道的有效支護是保證工作面高效、快速、安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，在上述開采方案的基礎(chǔ)上針對運輸巷道、回風(fēng)巷道以及開切眼斷面分別結(jié)合其頂?shù)装迩闆r設(shè)計對應(yīng)的支護方案，具體支護方案如表2 所示。

表2 82203 工作面各巷道支護方案

3 采煤工藝及設(shè)備選型

3.1 采煤工藝參數(shù)的設(shè)計

本工程采用雙滾筒采煤機對工作面進行機械化開采，其進刀方式為三角煤端部斜切進刀方式（截割煤）。為提高裝煤效率，本工程采用反裝滾筒的方式進行裝煤，具體為在左搖臂上安裝右旋滾筒，在右搖臂上安裝左旋滾筒，反方向?qū)⒚禾克M刮板輸送機（裝煤）。本工程采用傳統(tǒng)的原煤方式，由刮板輸送機-裝載機-帶式輸送機運煤[5]。

采空區(qū)處理為煤礦生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)之一，本工程采用爆破強制放頂對采空區(qū)進行處理。分別設(shè)計底層孔和頂層孔，爆破孔的深度均為16 m。

3.2 關(guān)鍵設(shè)備的選型

關(guān)鍵設(shè)備為工作面生產(chǎn)涉及的采煤機、刮板輸送機和液壓支架，在理論計算和工作面現(xiàn)場實際考察的基礎(chǔ)上，所選型“三機”的主要參數(shù)如表3 所示。

表3 82203 工作面“三機”選型

4 結(jié)論

1）針對82203 綜采工作面的實際情況，其14 號煤層工作面包含兩層薄煤層，對于煤層間距在0～1 m的情況采用煤層合層開采方式；對于煤層間距在1～8 m的情況采用單一煤層開采方案。

2）結(jié)合82203 綜采工作面的地質(zhì)條件和煤層特點，設(shè)定薄煤層開采工作面長度為150 m，采用雙滾筒采煤機為核心進行機械化開采。為提高裝煤效率，采用反裝滾筒方式進行裝煤，其他工藝與普通機械化開采工藝一致。

3）主要完成采煤機、刮板輸送機和液壓支架“三機”的選型，具體采煤機型號為MG160/360-BWD，刮板輸送機型號為SGZ-630/220，液壓支架型號為ZYB4400/8.5/18。

4）采用上述開采工藝參數(shù)及設(shè)備支撐下，每月實際開采煤炭量為14 868.3 t，預(yù)計年采量可達17.8 萬t。