陜北地區較薄煤層綜合機械化開采技術

趙明周

（陜西富源煤業有限責任公司，陜西延安 727500）

陜北地區較薄煤層綜合機械化開采技術

趙明周

（陜西富源煤業有限責任公司，陜西延安 727500）

較薄煤層資源在我國分布廣泛，儲量大、煤質一般較好，但開采成本高。研究出高效高產的較薄煤層的開采技術，對提高礦井效益有著重要意義。隨著國內外采礦設備制造水平的提高，在采用大功率、高可靠性工作面設備的基礎上，應根據當地的煤層賦存情況，因地制宜地選擇采煤機械，并采用合理的采煤方法，努力實現較薄煤層的高產高效開采。本文將對礦井較薄煤層開采技術的的應用進行探討。

較薄煤層 綜合機械化 開采技術 應用

1 工作面概況

1.1 工作面位置及井上下關系

102綜采工作面為黨家河煤礦首采工作面，位于礦井的東南部，距井底車場200m，北部與一盤區回風大巷相連接，南部與礦界（黃陵一號煤礦）相鄰，東部和西部均為未開拓區。工作面設計走向長度1244m，傾向長度240m。102綜采工作面地面對應位置均為山坡，常見洛河砂巖層被數十米的黃土所覆蓋。無河流及建筑物，相對標高+1257～+1369m。該工作面煤層底板標高為+816～+824m，埋深+441～+545m，由于回采范圍內為農田和坡地，對地面設施無任何影響。

1.2 工作面煤層情況

工作面煤層厚度為1.50～1.70m，平均厚度為1.65m。煤層走向為N1°～15°W，傾角0～3°，一般為0.5°。呈黑色，條痕為灰褐色、深棕色及棕黑色，瀝青光澤，斷口為階梯參差狀，呈條帶狀、線理狀結構，具層狀、塊狀構造，質硬而脆，外、內生裂隙較為發育，并被方解石、黃鐵礦薄膜充填，另煤層中含少量黃鐵礦結核，中上部以半亮及半暗型煤為主，中下部則以半暗及暗淡型煤為主。屬弱粘煤，密度值為1.37t/m3。

1.3 煤層頂底板

1.3.1 煤層頂板

偽頂：緊貼煤層，厚度較薄，分布極不均勻，一般小于0.3m，多為砂質泥巖、泥巖和粉砂巖，局部見煤屑。

直接頂：厚度分布不均勻，一般厚度9.15～11.21m，平均厚10.2m，多為黑灰色粉砂巖，含植物化石碎片，易碎，水平層理。

老頂：一般厚度為9.9～17.7m，平均厚15m（參見5-1、6-1鉆孔），多為灰白、灰黑色細粒砂巖和中粒砂巖，主要礦物成分以石英、長石為主，局部夾粉砂巖、泥巖薄層，局部含植物化石、云母碎片，泥鈣質膠結、板狀層理，呈厚層狀不易垮落。

1.3.2 煤層底板

直接底板：呈灰黑色細粒砂巖，含植物化石碎片及云母片，成分以石英為主，板狀層理，一般厚度為1.85～3.65m，平均厚為2.80m，易風化，遇水膨脹。

老底：以黑、灰黑色細粒砂巖為主，成分以石英為主，板狀層理，含植物化石碎片及云母片，泥鈣質膠結。

2 采煤方法

2.1 采煤方法

本礦井開采近水平煤層，采用走向長壁綜合機械化采煤方法。

2.2 巷道布置

2.2.1 盤區巷道布置概況

盤區前期共布置三條開拓巷道，其中+820m水平回風大巷擔負回風任務； +820m水平膠帶運輸大巷擔負運煤、進風、行人等任務；+820m水平輔助運輸大巷擔負進風、行人、運料等任務。

2.2.2 工作面巷道布置概況

102綜采工作面是黨家河煤礦的首采工作面，工作面共除切眼外另布置三條矩形斷面，支護為錨網、W型鋼帶、錨索聯合支護的巷道。102綜采工作面回風順槽，設計長度1218m，沿煤層底板布置，巷道規格為4400×2800mm，凈斷面為12.32m2。擔負回風、運料、行人等任務。

102綜采工作面主運輸順槽，設計長度1251m，沿煤層底板布置，巷道規格為4400×2800mm，凈斷面為12.32m2。擔負進風、運輸、行人等任務。

102綜采工作面輔運順槽，設計長度1694m，沿煤層底板布置，巷道規格為4400×2800mm，凈斷面為12.32m2。擔負進風、運料、行人等任務。

102綜采工作面切眼，設計長度240m，沿煤層底板布置，矩形斷面，規格為6000×2300mm。

2.2.3 其他巷道

102綜采工作面主運輸順槽和102綜采工作面輔助運輸順槽之間布置3條聯絡巷，巷道規格為4400×2800mm，凈斷面為12.32m2。

2.3 采煤工藝

2.3.1 采煤工藝流程

采煤機由機頭割三角煤后返刀→移過渡支架、推機頭→由機頭向機尾割煤→跟機移架→推移工作面前輸送機→機尾斜切進刀割三角煤→移過渡支架、推機尾。

2.3.2 采高及循環進度

該工作面采高1.8m±0.1m，循環進度0.8m。

2.3.3 落煤方式

（1）割煤方式：雙向割煤，采煤機往返一次割兩刀。采用MG2× 200/925-AWD型采煤機落煤，截深0.8m。

（2）進刀方式：端頭割三角煤斜切進刀。

（3）進刀段長度：30m。

（4）牽引方式：齒輪銷軌式無鏈電牽引。

（5）牽引速度：4-6m/min。

（6）進刀過程：

1）當采煤機割至工作面端頭時，刮板輸送機移近煤墻，采煤機機身處尚留有一段下部煤如圖a所示。

2）升降搖臂，將前滾筒將下，后滾筒升起，反向牽引，沿刮板輸送機彎曲段割入煤墻，直至前刮板輸送機彎曲段移成直線為止如圖b所示。

3）升降搖臂，再次調換滾筒上下位置，返回割煤至機頭處如圖c所示。

4）割完三角煤后， 再次調換滾筒上下位置，反向正常割煤如圖d所示。

2.3.4 裝煤方式

采用MG2*200/925-AWD型采煤機螺旋滾筒裝煤，人工清理浮煤。

2.3.5 運煤方式

煤由工作面SGZ800/1050型刮板輸送機→SZZ800/315轉載機→102綜采工作面主運順槽→+820水平膠帶運輸大巷→上倉膠帶斜巷→井底煤倉→主斜井膠帶輸送機→地面原煤倉。

3 生產系統

3.1 運輸系統

3.1.1 運煤路線

工作面→102主運順槽→+820水平膠帶運輸大巷→上倉膠帶斜巷→井底煤倉→主斜井→地面原煤倉。

3.1.2 運料路線

副斜井→井底車場→+820水平輔助運輸大巷→102輔運順槽（102主運順槽）→102綜采工作面。

副斜井→井底車場→+820水平輔助運輸大→102回風順槽→102綜采工作面。

3.2 通風系統

3.2.1 通風路線

副斜井（主斜井）→+820m水平輔運大巷（主運大巷）→102主運順槽→102綜采工作面→102回風順槽→+820m水平回風大巷→總回風石門→回風立井→地面。

3.2.2 工作面風量計算

（1）瓦斯絕對涌出量計算：102綜采工作面絕對瓦斯涌出量取15.02m3/min。102綜采工作面瓦斯的濃度不超過0.8%的要求計算。

Q采1=125×q絕×K=125×15.02×1.3≈2441m3/min

式中：K—沼氣涌出平均穩定系數，取1.3。

（2）按人數計算：Q采2=4N=4×80=320m3/min

式中：N—工作面同時最多人數，取80人。

（3）按氣象條件計算：

式中：Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本風量，m3/min，

Q基本=60×工作面控頂距×工作面實際采高×70%×適宜風速=60×4.895×1.8×70%×1.0=370.06 m3/min；

K采高—回采工作面采高調整系數，取1.1；

K采面長—回采工作面長度調整系數，取1.4；

K溫—回采工作面溫度與對應風速調整系數，取1.1。

根據以上計算結果，工作面配風量按2441m3/min進行風速驗算。

（4）風速驗算：

根據《煤礦安全規程》規定，回采工作面最低風速0.25m/s，最高風速為4m/s的要求進行驗算。即回采工作面風量應滿足：

15×Sc≤Q采≤240×Sc

式中：Sc——回采工作面平均斷面，m2（計算得12.32m2）

代入公式：15×12.32=184.8＜2441

240×12.32=2956.8＞2441

工作面配風量設計為2441m3/min符合《煤礦安全規程》要求。施工中，根據工作面實際情況，還可由通風部門按規定作適當調整。

4 防塵系統

（1）回風順槽：回風順槽消防灑水管路采用DN50鋼管，從+820水平輔運大巷主消防灑水管路上引入。

（2）主運順槽：主運順槽消防灑水管路采用DN50鋼管，從+820水平輔運大巷主消防灑水管路上引入。

5 應用效果

經過現場應用，本開采技術方案非常適合較薄煤層礦井地質條件，工作面“三機”配套合理，設備運轉正常，頂板控制可靠，月產量最高達到13.6萬噸。值得在較薄煤層類似地質條件礦井推廣應用。