眾興煤礦二號井采煤方法合理優化及實踐

摘要：合理的采煤方法不但可以保證礦井的生產能力，而且可以實現安全高效開采，同時最大限度地回收資源。本文結合眾興煤礦二號井的礦井概況，談談對采煤方法優化的認識。

關鍵詞：采煤方法 優化 安全

0 引言

合理的采煤方法不但可以保證礦井生產能力，而且可以實現安全高效開采，同時最大限度地回收資源。20世紀80年代以來，隨著國民經濟的發展，采煤方法得到迅速發展，普通機械化采煤工作面的裝備也發展較快，綜合機械化采煤工作面逐漸向大功率、電牽引、程序化發展。采煤方法優化的含義就是在堅持安全、經濟、回采率高的原則的基礎上，在所在礦區采用或引進新的采煤方法或裝備，對礦井的相關生產系統進行優化改造，對相關生產組織制度和作業方式進行變革，從而達到提高生產效率、經濟效益和安全水平的目的。

1 礦井概況

新疆眾興礦業有限責任公司二號煤礦位于新疆米泉市東約14km，屬新疆米泉市管轄，該礦始建于1985年，1986年投入生產，設計生產能力3萬t/a，經改擴建為9萬t/年。該礦煤層賦存條件十分優越，煤層傾角在40°～45°之間，全區可采煤層共四層，自上而下為43-1、43-2、44、45號煤層，煤層平均總厚43.14m。本次采煤方法改造在45號煤層+632m一區段回采工作面實施。

該礦可采煤層頂板多以粉砂巖、泥質粉砂巖、細砂巖，抗壓強度小，遇水膨脹，節理裂隙發育，，屬易冒落頂板，井田煤層頂底板屬于穩固性較差的類別，極易發生冒頂片幫事故。煤層屬易自燃的煤層，發火期3～6個月。

2 礦井采煤方法改造的必要性

眾興礦業有限責任公司二號煤礦由于目前所采用的“倉儲式”采煤方法采煤空間無支護，難以人為控制頂板，安全條件差；巷道掘進率高，一年的掘進工程僅能滿足3～5個月的生產需要，造成礦井生產采掘關系緊張，采掘嚴重失調；回采率低（采區回采率達不到30%），煤炭資源浪費嚴重，不符合當前國家的有關政策和法規。近年來，隨著國家對采煤方法以及工作面裝備水平要求日益嚴格，對該礦采煤方法的改造勢在必行，對保證本地區能源工業的可持續發展是十分必要的。

3 采煤方法的優化

3.1 確定優化的工作面 該礦為9萬噸/a生產能力保留礦井，目前生產系統較完善，本次采煤方法設計是在現有井巷工程的基礎上進行的，盡量利用現有工程，完善礦井采掘、通風、供電、運輸、供電等生產系統。結合礦井建設情況，依據礦井開拓系統、煤層賦存條件及目前開采情況，根據煤層厚度、傾角計算45號煤層開采后垮落角48.5°，根據做圖法確定+632m水平45號煤層開采后不影響上部+632m水平44、43-2、43-1號煤層煤層開采。由于45號煤層+632m水平已施工，為減少初期工程量，故本次采煤方法改造在45號煤層實施，即45號煤層+632m一區段回采工作面。

3.2 方案的提出

3.2.1 走向長壁水平分段懸移頂梁液壓支架放頂煤采煤法 水平分段采煤方法適用于煤層傾角大于40°，煤層厚度8m以上，并且在采區走向長度范圍內無落差（斷距）較大的斷層，埋藏較穩定的煤層。該采煤方法按傾斜煤層水平分段的方法布置巷道。使用ZJH1800/14/30(X-1TY)型懸移支架，最大控頂距2.96m，最小控頂距2.26m。工作面上部鋪金屬網，采煤、放頂煤配備一臺刮板運輸機，采用炮采開幫。分段高度10m，開幫高度2.5m，放煤高度7.5m，采放比1：3，工作面一天一個正規循環，循環進度1.4m，一個工作面生產能滿足礦井生產能力要求。

3.2.2 走向長壁水平分段輕型液壓支架綜采放頂煤采煤法 該采煤方法按傾斜煤層水平分段的方法布置巷道。工作面支護采用ZF2800/15/24輕型放頂煤液壓支架，配2臺（采煤、放頂煤各一臺）可彎曲刮板輸送機運輸，前部運輸機型號SGZ630/75、后部運輸機型號SGZ630/75，配備一臺MGD150-NW1型液壓牽引采煤機割煤，割煤深度0.6m。分段高度10m，開幫高度2.5m，放煤高度7.5m，采放比1：3，工作面一天一個正規循環，循環進度1.2m，一個工作面生產能滿足礦井生產能力要求。

現對上述兩種采煤方法的優缺點比較如下：

方案一優點：工作面回采工藝較方案二簡單；工作面支護設備操作靈活，對工人技術素質要求較方案二低；工作面支護設備投資較方案二低。

方案一缺點：工人勞動強度大；工作面采用打眼放炮開幫，較方案二安全條件差；工作面支護設備較方案二落后，安全條件相對較差；

方案二優點：工作面回采工藝先進，回采機械化程度高；工作面工人勞動強度較低；頂煤回收率較方案一高，工作面單產高；工作面采用輕型放頂煤液壓支架支護較方案一安全性能好。

方案二缺點：回采工作面設備投資高；礦井噸煤電耗高，初期噸煤成本較方案一高；工人技術水平要求高；

3.3 采煤方法的確定 設計考慮到該礦井及集團公司的發展思路，并通過對上述兩種采煤方法的技術經濟比較（前者采掘設備費用為300萬元，后者為1428萬元），從安全性能，礦井機械化程度，工作面勞動強度，經濟效益及礦井長遠發展等方面考慮，設計推薦方案二：走向長壁水平分段液壓支架放頂煤采煤法。

走向長壁水平分段液壓支架放頂煤采煤法已經在中小型礦井中廣泛使用，可適合該礦43-1、43-2、45號煤層開采。本礦開采煤層硬度f在2以下，屬中硬煤層，煤層節理裂隙較為發育，放頂煤步距1.2m。根據與之煤層硬度條件相近礦井放頂煤開采經驗，放頂煤步距1.2m，放煤效果較好，頂煤回收率可達75%以上。故本礦井采用放頂煤開采是可行的，頂煤可放性是可以肯定的。建議礦井采煤方法改造實施后，應在生產實踐中不段摸索、探究，確定最佳放煤步距，提高頂煤回收率，提高全礦井回采率，合理開發利用有限的煤炭資源。

3.4 回采工藝：

①割煤及進刀：用MG150／375一W型雙滾筒采煤機采用端部斜切進刀方式采煤，截深0.6m。

②移架：工作面采用ZF2800/15/24型放項煤液壓支架，隨采煤機割過后，追機順序移架，移架滯后采煤機3～5m，移架步距同采煤機截深0.6m。

③移輸送機：工作面設置兩部輸送機，在近煤壁和采空區側各設一部，前部運輸機滯后采煤機15m移置。后部輸送機（靠采空區側）的拉移，在移架前進行。

④放頂煤：這是回采工藝中關鍵工序，具體見下：a工作面頂煤采用超前預爆破方式進行松動，超前預爆破時要控制好炸藥量、達到最佳的效果，炸藥量根據工作面實際情況（放頂煤塊度、并工作面頂部的破碎度）進行調整。b當工作面割過兩刀后，由工作面回風順槽向工作面運輸順槽方向依次放落頂煤；c為使頂煤充分放出，放頂煤應分兩輪進行，第一輪放出頂煤的一半，第二輪再放剩余的部分；d放煤時，相鄰兩架同時進行，以利于松動頂煤；e放煤中如遇大塊煤不易放出，則反復升降支架的尾梁插板，也可上、下擺動尾梁，將頂煤搗碎、松動后順利放出；f放煤插板打開后，放煤工除做好放煤口噴水消塵工作外，應注意觀察頂煤流動情況，當項煤中含矸量驟增時，則立即關閉插板。

回采工藝過程：交接班→采煤機割煤→移前部運輸機→移支架→放頂煤→移后部運輸機→清理工作面→檢修。

4 經濟效益和社會效益

采煤方法改造后，采區回采率由原來的30%提高到75%左右，回采率大大提高。可采儲量可多采出133.47萬噸，延長礦井服務年限10.6年，礦井的生產規模達到9萬噸／年，年利潤可增至201.48萬元，礦井規模上了一個臺階，符合國家對地方小煤礦“扶持、整頓、改造、聯合、提高”的十字方針，也符合國家資源保護政策，提高了礦井的抗災能力。工作面的安全性大大提高，降低了事故率，減輕了工人的勞動強度，改善了煤礦工人的勞動環境，對煤礦的發展具有良好的經濟效益和社會效益。