單一走向長壁采煤法在采煤工作中的應用

孟光輝

平煤天安天力有限責任公司，河南平頂山 467000

隨著我國煤炭行業的迅速發展，我國逐漸重視了煤炭開采技術的研究與探索，在此情況下，煤炭開采技術的研究得到了長遠的發展。本文通過詳細的分析單一走向長壁采煤法的工藝方法、各個方法的工藝流程、以及工藝參數，找出單一走向長壁采煤法在采煤工作中的發展趨勢及應用隱患，并且針對隱患提出相應的可實施方案，力爭為完善我國的單一走向長壁采煤法提供參考。

1 單一走向長壁采煤法概念

單一走向長壁采煤法簡稱為整層走向長壁采煤法，此采煤法的特點是回采的工作面按照煤層傾斜的方向布置，與此同時沿走向方向進行開采。這樣會產生工作面的長度比較長，一般情況下為100m～150m。現階段我國有3種單一走向長壁采煤法的采煤工藝，主要的采煤工藝按照采用采煤手段不同劃分為炮采工藝、普通機械化工藝、綜合機械化工藝。以下通過介紹與對比各個工藝的方法、流程、以及工藝參數等，得出今后單一走向長壁采煤法在采煤工作的發展趨勢。

2 炮采工藝在采煤工作中的應用

炮采工藝主要包括爆破落煤、人工裝煤、機械化運煤、頂板管理、循環工作組織等內容[1]。在實際的生產中對于爆破落礦的要求非常高。爆破落礦的生產工序主要包括打眼、裝藥、填炮泥、連炮線、爆破。現常用的煤電鉆型號為MZ-12型，鉆孔直徑為38mm～45mm。使用比較多的是煤礦安梯炸藥，并且使用煤礦許用電雷管。炮眼的間距可根據煤的硬度，一般情況下為1m～2m。炮眼的深度根據開幫進度而定，目前采用的較多開幫進度為1m～2m；深進度主要配合木支架用的，每次開幫進度可達1.6m～1.8m。炮眼裝藥量根據煤礦制定的噸煤炸藥消耗定額計算公式為：Q=h? L?ρ?q? B，其中h代表采高，m；L代表工作面長度，m；ρ代表煤的密度，t/m3；q代表噸煤炸藥消耗定額，kg/t；B代表開幫進度，m。為了縮短爆破時間提高工時利用率，本研究發現在使用瞬發電雷管的情況下，每次聯爆一般為1 個～2個；當頂板比較好時，聯爆量可以達到3個～5個。爆采可以利用爆破裝煤，現階段裝煤率可以達到30%～40%，其余的由人工裝運。而運煤方式則由煤層傾角決定，大多采用SGW-40、SGD-420等型號的刮板輸送機運煤。對于頂板管理方面普遍使用的是單體支架支護，支護強度由采面直接頂荷載決定。其計算公式為：其中h為采高，m；ρ代表煤的密度，t/m3；α代表煤層的傾角；kd代表巖石的膨脹系數。在炮采的循環組織方面一般實施“淺進度、晝夜三循環、三班采煤、邊采邊準”的作業形式，其中淺進度指的是循環進度等于開幫進度。

3 普通機械化工藝

普通機械化采煤工藝與炮采工藝相似，包括爆破破煤、機械裝煤、機械運煤、頂板管理、循環工作組織等內容。普采主要利用采煤機械同時進行落煤和裝煤的工作，一般煤層較薄、頂板中等穩定的條件下選用BMD-100型單滾筒采煤機[2]，滾筒直徑選擇公式為：D =h -k，其中h代表采高，m；k代表留頂煤，一般為0.1m～0.2m。采用滾筒式采煤機落煤時，每割一刀煤的產量可用下式計算：Q = L? h? d?ρ?μ，其中L代表工作面長度，m；h代表采高，m；d代表截深，m；ρ代表煤的密度，t/m3；μ代表工作面采出率，%。滾筒采煤機裝煤的過程基本上是依靠螺旋槳葉片將破碎的煤裝入溜槽。雙向采煤時，由于冒頂、片幫等原因產生的余煤會影響截割工作，應該借助其他輔助方法進行清理，比如在輸煤機上裝鏟煤板等。采煤機的截割工作是整個生產過程中的中心環節。因此研究普通機械化工藝在采煤工作中應用首先就要對采煤機的牽引速度進行估算。根據經驗及科學工程計算，采煤機單位時間內截割煤層的有效體積為：η= d? D? v，其中d代表截深，m；D代表滾筒直徑，m；v代表采煤機的牽引速度，m/min。普采工作面頂板支護的主要運用支架為單體液壓支柱。近年來施工中常用到Dw06～Dw20型支柱[3]，在采高不斷增大的情況下，在支柱的活柱部位焊接加長段可以達到支護高度為2 240m～2 500m。需要的支架最大高度可以運用下式進行計算 ：H = H1- m-a，H1代表最大截割高度，mm；m代表頂梁厚度，mm；a代表為了避免工作面無支柱狀態所留活支柱的長度，mm。根據經驗得出普采的支護密度可以由下式表示：，其中P代表工作面支護強度，kPa；F代表支柱額定的工作阻力，kN/根；γ代表支柱額定的工作阻力實際利用率，單體液壓支柱為0.85。

4 綜合機械化工藝

綜合機械化采煤工藝就是要將破煤、裝煤、運煤、頂板管理等幾個主要生產工序全部實現機械化，這是我國現階段最先進的采煤方法。在綜合機械化采煤工藝最重要的就是采煤機的選擇問題。其設備選擇一般情況下都是根據煤層條件進行液壓支架的選擇，再根據液壓支架和煤層選擇采煤機。采煤機的最大生產能力為：Q = 60v? h? d ?ρ?c，其中v代表采煤機最大牽引速度 ，m/min；d代表截深，m；ρ代表實體煤的厚度，t/m3；h代表采高，m；c代表工作面出煤率。其工作方式有3種：1）前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤并裝余煤。采用此方法往返運行一次可以進兩刀，提高了工作效率；2）前滾筒割底煤，后滾筒割頂煤。此采煤方法只用于煤層中用于煤層中部有較厚的夾矸；3）前滾筒割底煤，后滾筒割頂煤。一般在薄煤層中有較多的使用。頂板管理支架與普采相似，支架的操作要遵循“快、正、夠、勻、平、緊、嚴、凈”的八字方針。

由上述的各個采煤工藝的方法、流程、以及工藝參數可以看出今后單一走向長壁采煤法逐漸轉向機械化、智能化的軌道上。

5 單一走向長壁采煤法的應用隱患及防治

在進行單一走向長壁采煤法時，進入仰采區域時，搭建的棚梁時常會出現不平的現象，嚴重情況會出現側向傾斜的狀況。容易導致冒頂從而造成工作面不安全的隱患。所以在施工過程中要嚴格管理架棚的距離，適當的減小棚間距，在工作面片幫程度較深的情況下，需要將作業流程加以改變，并且在片幫的地方增設梁柱，進行超前支護來控制煤墻的穩定，防止煤墻出現側冒頂的情況。

[1]鄒喜正，劉長友.安全高效礦井開采技術[M].徐州：中國礦大出版社，2007.

[2]曲春剛.薄煤層中實現高產高效的技術探討[J].煤炭技術，2007(3).

[3]郭忠華，郎寶華.單體液壓支柱工作面支護密度的分析與設計[J].科技信息，2007(3).