淺析煤礦綜合機械化采煤工藝

王立強

(山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司,山西 晉城 048000)

綜合采煤工藝已經形成了現代化開采裝備體系，從煤機裝備（系列液壓支架、采煤機、大型刮板輸送機到大運距的帶式輸送機等）進行了智能化、數字化的改進。目前已經能夠采用先進的信息處理技術、機電一體化科技，實現煤礦綜合工作面的高效運行。

1 煤礦綜合機械化改造概況

以山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司礦井建設投產為例，礦井布置主平硐、副平硐和回風立井三個井筒。其中副平硐和回風立井為利用已有井筒，主平硐為新掘井筒。主平硐裝備帶式輸送機，擔負礦井的煤炭運輸任務；副平硐裝備無極繩連續牽引車，擔負礦井矸石、材料設備等輔助運輸任務；回風立井擔負礦井回風任務，兼做礦井安全出口。在開采水平劃分和開拓巷道布置上，依據綜采面的連續推進長度，結合永久煤柱條帶的位置和走向來進行井田水平劃分和開拓巷道布置，比較符合本井田的實際。井下大巷主運輸采用帶式輸送機，可實現自回采工作面至地面膠帶一條龍連續運輸，用人少，效率高，故障率低，安全性好，利于實現集中管理與控制。大巷輔助運輸采用無極繩連續牽引車牽引1.5t系列礦車運輸，既滿足礦井對井下輔助運輸的要求，又最大限度地減少了礦井投資。礦井以一個生產采區、一個綜采工作面保證礦井設計生產能力，工程量少，運輸環節簡單，符合高產高效礦井“一井一面”的采煤工藝。

2 礦井綜合機械模式

2.1 大巷運輸及設備

為了簡化輔助運輸環節，且考慮到最重件設備重量由10t增加至16t，本次設計變更軌道大巷選用SQ-90/132B型無機繩連續牽引車一部，配套電機功率132kW。變更了膠帶大巷一部架空乘人裝置輸送距離332m，傾角α=5～12o，選用RJKY45-22/1450（A）型架空乘人裝置一部，配套電機功率為45kW；取消膠帶大巷兩部架空乘人裝置。

煤炭運輸考慮工作面采煤機峰值煤量，選型如下。

圖1 簡化后的帶式輸送機布置圖

帶式輸送機技術參數如下表1。輔助運輸設備采用無極繩連續牽引車，可滿足牽引運輸要求。根據無極繩連續牽引車生產廠家提供的產品說明書，最大適應坡度為17°，能夠滿足礦井輔助運輸的需要。

表1 帶式輸送機技術參數

2.2 采區布置及裝備

表2 采煤機技術特征表

表3 刮板輸送機技術特征表

表4 轉載機技術特征表

表5 乳化液泵站技術特征表

表6 噴霧泵站技術特征表

2.3 工作面頂板管理方式

根據礦方施工井巷工程實際揭露煤層情況，2號煤層厚度1.20～1.60m，平均1.40m，本次設計中間液壓支架型號變更為ZY4000/09/21型，最大控頂距4.800m，最小控頂距4.200m。回采工作面支架選用ZY4000/09/21型液壓支架，可滿足回采工作面頂板支護要求，其主要技術參數見表7。

表7 液壓支架技術特征表

2.4 采區布置

（1）采區巷道布置采用三巷布置，膠帶大巷、軌道大巷和回風大巷沿西北—東南向間隔30m平行布置。膠帶大巷為膠帶進風巷，軌道大巷為軌道進風巷，均沿2號煤層頂板布置。投產時三條大巷掘進至井田南部礦界。

軌道大巷在向井田南部邊界掘進過程中揭露一條斷距約5.2m的斷層（命名為F3-3斷層），南部為煤層露頭保護煤柱，軌道大巷無法向前掘進，因此本次設計變更三條大巷均掘進至F3-3斷層保護煤柱即可。同時為確保一采區的準備煤量，設計增加一采區北翼運輸巷和一采區北翼回風巷。一采區北翼運輸巷為機軌合一巷，一采區北翼回風巷為專用回風巷。

一采區北翼運輸巷：矩形斷面，錨網支護，凈寬5.00m，凈高2.30m，凈斷面積11.50m2。

一采區北翼回風巷：矩形斷面，錨網支護，凈寬4.00m，凈高2.30m，凈斷面積9.20m2。

（2）首采工作面位置、順槽布置不發生變化，仍為2101回采工作面。根據礦方提供的《山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司一采區巷道布置變更說明》，2號煤層分叉范圍及煤層不可采邊界位于井田南部F12、F4斷層之間。由于2101回采工作面后部存在大面積的不可采區域，因此本次設計變更根據回采工作面運輸順槽和回風順槽揭露煤層情況將回采工作面可推進長度由1235m變更為730m。

2.5 巷道掘進

（1）巷道斷面和支護形式考慮膠帶大巷、軌道大巷僅服務于礦井的一采區，服務年限較短，膠帶大巷、軌道大巷不鋪底，巷道凈高為2.90m。

（2）掘進工作面個數、組數及機械設備根據井下半煤巖巷道的現場實際施工狀況，半煤巖巷道矸石硬度相對較大，原設計選用的掘進機掘進困難，施工效果不佳，本次設計掘進機型號變更為EBZ160，截割部電機功率160kW。

3 采煤開采技術的改進

采煤方法從高效能、高可靠性的角度出發，對于生產系統和生產過程實行智能化、自動化監控，采用科學管理的方法，運用成套開采技術，改進施工工藝和裝備，擴大礦井煤層條件下的采煤機械化的應用范圍，包括：研究開采巖層運動和地表沉陷規律，滿足地表建筑物、地下水資源保護的要求，發展沉降控制理論、技術，進行充填技術的研究，研究開采設計和工藝參數優化的方法，減少矸石排放，完善采煤方法和開采布置，實現開采方法和開采布置、煤層地質條件的最佳匹配。

4 結語

煤礦追求高產高效的礦井綜合機械化采煤工藝改進策略,是增強煤炭企業的可持續發展能力的必由之路。機械化采煤工藝的改進，使得煤礦開采工作取得了良好的發展動力，實現了經濟效益和社會效益的雙贏。