薄煤層綜采工作面合理長度的探討與研究

單天琦　靳遠志　姜輝

摘 要：工作面長度的大小是高產、高效的重要因素。在合理的范圍內增加工作面長度能夠實現日產量的增加。為了確定薄煤層綜采工作面的長度的大小，首先根據技術特點確定工作面的長度，其次根據經濟效益得到了產量、刀數與工作面長度大小之間的函數關系式，得到在三種煤層條件下工作面最合適的長度。為薄煤層綜采工作面的最佳長度范圍提供了參考。

關鍵詞：薄煤層；綜采工作面；合理長度；地質條件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.115

目前我國的薄煤層的儲量占我國已探煤層的百分之22，煤質普遍較好，做好薄煤層綜采具有重大意義，但是薄煤層工作面受兩個因素影響一個是地質條件，一個是經濟因素；單純加大工作面長度，目前的技術條件能力受到限制。作者試圖通過技術和經濟兩方面進行比較和探討，最終確定薄煤層工作面的最合理長度，為我國薄煤層綜采采提供一個科學依據。

1 依據地質條件和技術特點確定薄煤層工作面最佳長度

1.1 地質條件

地質條件是影響薄煤層開采的最重要的因素之一。一些大斷層等地質構造極大地影響了施工的難度；小而多的斷層構造也是影響工作面現場的支護、生產，工作面長度越大，含有的斷層等構造就越多，工作面就越難退，工作面的支護也承載很大壓力；另外頂板存在破碎、二合頂等情況也極大地限制了推進的速度。因此，以上幾個方面，都直接制約了薄煤層工作面長度的選擇。

根據目前我國的地質構造條件和現有的薄煤層開采經驗可知，傾角在5°～25°之間的薄煤層綜采工作面的最佳范圍是120～150米。煤礦地質條件比較惡劣，技術能力比較差的礦井可以取較大值。傾角大于25°的時候，根據地質條件的變化適當的減小工作面的開采長度。

1.2 技術特點

技術特點主要包括回采方法、裝備水平、管理能力?；夭煞椒ǖ倪x擇，直接關系到薄煤層綜采工作面的長度。影響工作面長度的設備因素主要有采煤機、刮板輸送機、液壓支架。輸送機的運輸能力工作面的長度增加而減小，發生機電事故的概率隨面長增加而增加，如果面長設計的過長，日進倒數減少，推進能力下降，還會引起頂板變化，加大了支護的難度，有可能發生頂板漏頂事故。總的來說，我們在開采過程中要及時拉架，隨時觀察頂板變化，把工作面長度控制在120～160米之間，技術能力都能夠適應。

2 依據經濟條件確定工作面長度

薄煤層綜采工作面的經濟條件包括工作面日產量Qr、日進刀數N和工作面的效率P等，根據工作面的具體情況，可得到產量高、效益好的最佳薄煤層綜采工作面長度。

根據工作面日產量Qr和工作面長度L之間的關系式，用數學分析法，也可以分析出經濟上最佳的工作面長度。

Qr={TK/[（L-1）（1/vc+1/vk）+t3]}LMBRC

式中 T-全日，1440min；

K-采煤機日開機率，%；

l-工作面端部采煤機斜切進刀長度，m；

vc-采煤機割煤時牽引速度，m/min；

vk-采煤機反向空牽引或清浮煤、割底煤時的牽引速度，m/min；

t3-采煤機反向操作和進刀所需時間，min；

M-工作面采高，m；

B-循環進度，即采煤機截深，m；

R-工作面煤的密度，t/m3

C-工作面采出率，取0.95～0.97。

每日割煤刀數N可表示為

N= TK/[（L-1）（1/vc+1/vk）+t3]

工作面中工人數目可分為隨工作面長度變化而變化的人員數e和工作面長度變化無關的固定人數f兩部分，故出勤總人數D=eL+f，工作面的效率P可表示為

P=Qr/D

對于某一特定工作面，可測定和統計出各參數，然后以工作面長度為自變量，將各參數分別帶入以上各式，并可作出Qr=f（L）、N=f（L）、P=f（L）三條曲線（如圖1所示），可見，產量、日割煤刀數、效率的增加都只是在工作面一定長度范圍內，超過這個范圍反而會下降。

1—N=f（L）；2—Qr=f（L）；3—P=f（L）

3 結論

（1）根據薄煤層綜采工作面的地質條件，結合本煤礦具體的生產時間經驗得出薄煤層綜采工作面（緩傾斜）長度應在120～150米之間。

（2）從設備工藝、技術特點等方面進行分析，工作面長度為140～170米之間。

（3）分析了工作面日產量、日割煤刀數、工作面效率、開機率與工作面長度的關系，得出工作面長度與工作面日產量成正比，與日割煤刀數和開機率成反比，工作面效率呈現先增大再減小的拋物線形狀變化。所以具體的薄煤層綜采工作面長度可以通過將數據代入公式得出具體的薄煤層綜采工作面的最佳長度。

參考文獻：

[1]色恩廣，陳崇，李成偉.薄煤層綜合機械化開采工作面合理長度的確定[J].礦山天地，2004，23（05）：187-188.

[2]梁洪光.薄煤層綜采技術發展現狀[J].煤礦開采，2009，14（01）：9-11.

作者簡介：單天琦（1989-），男，山東棗莊人，學士，采礦助理工程師，現任技術員，主要從事薄煤層開采與安全方面的研究。