邊角煤短壁開采方案設(shè)計(jì)

馬文社

邊角煤短壁開采方案設(shè)計(jì)

馬文社

(山陰蘭花口前煤業(yè)有限公司，山西 朔州市 036900)

某煤礦一采區(qū)工作面受構(gòu)造及村莊影響，遺留了較多的邊角煤。為了回收邊角煤資源，提高回收率，經(jīng)考察學(xué)習(xí)并結(jié)合煤礦現(xiàn)場條件，設(shè)計(jì)短壁開采邊角煤方案，采用雙翼對(duì)拉旺格維利巷道布置，并配備連采設(shè)備。實(shí)踐證明，短壁開采能夠滿足現(xiàn)場工作面的安全正常回采，回收邊角煤46.6 萬t，增加2.315億元利潤，為礦山帶來了較好的經(jīng)濟(jì)利益。

邊角煤；短壁開采；煤礦回收

1 工程概況

某煤礦礦井首采區(qū)位于井田東部，初期開采4#煤層，首采區(qū)煤層平均厚度為6.95 m，煤層厚度較厚，為井田內(nèi)穩(wěn)定可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層傾角3°~8°，直接頂為泥巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，易風(fēng)化，層理發(fā)育，基本頂為K8中砂巖，堅(jiān)硬密實(shí)，裂隙不發(fā)育。在工作面開采過程中，由于受斷層及保安煤柱影響，在采區(qū)內(nèi)留有多塊段邊角煤。村莊壓煤總量927萬t，其中4-103工作面外部受村莊影響，壓煤量70萬t，4-112工作面外部影響壓煤量160萬t，一采區(qū)左翼村莊壓煤量697萬t。區(qū)段煤、塊段煤壓煤總量318.6萬t。為了合理開采邊角煤、塊段煤，特此對(duì)邊角煤開采進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)制定方案。

2 開采方案研究

首先先開采邊角煤、塊段煤、構(gòu)造影響壓煤，而不考慮村莊壓煤，待邊角煤開采成功后，再研究制定村莊壓煤開采方案。

根據(jù)煤礦現(xiàn)狀，確定4-112受F15斷層影響的5號(hào)塊段為試采煤塊。

通過對(duì)中煤東坡煤礦及神華布爾塔煤礦的考察得知，東坡煤礦采用旺格維利短壁式采煤法的開采回收率大概為53%左右，該采煤法相對(duì)工藝簡單、通風(fēng)及巷道布置比較合理，適用于開采邊角煤、構(gòu)造壓煤及村莊下壓煤。根據(jù)已采工作面回采時(shí)涌水量情況，預(yù)計(jì)本工作面正常涌水量為5~10 m3/h，最大涌水量為30 m3/h。

2.1 短壁開采設(shè)計(jì)

利用原4-1122巷雙巷布置準(zhǔn)備巷道，在原4-1122巷道左側(cè)20 m處再施工一條巷道作為回風(fēng)巷道，原1122巷作為進(jìn)風(fēng)巷，每50 m布置一條聯(lián)巷，隔165 m施工兩條支巷，支巷間距20 m，在主運(yùn)巷后部再以204°方位角掘送兩條主運(yùn)巷，每間隔20 m掘送支巷，主要推采外部不規(guī)則三角區(qū)部分，村莊煤柱預(yù)留，采用雙翼對(duì)拉旺格維利巷道布置，每采3~5個(gè)支巷留設(shè)一段10 m煤柱，采硐長度9 m（回采時(shí)根據(jù)頂板變化情況及時(shí)調(diào)整）。開采方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 設(shè)備配備

根據(jù)考察掌握的信息，在礦井使用的設(shè)備中，連采機(jī)及配套系統(tǒng)相對(duì)比較成熟，能夠滿足礦井的生產(chǎn)要求，通過設(shè)備對(duì)比，預(yù)計(jì)配備裝備見表1。

2.3 生產(chǎn)能力

（1）掘進(jìn)時(shí)生產(chǎn)能力。循環(huán)產(chǎn)量149.3 t，日產(chǎn)量895.8 t，月產(chǎn)量21499 t，班運(yùn)量384 t。每小時(shí)鏟車運(yùn)輸4次可滿足每班2個(gè)循環(huán)掘進(jìn)出煤量。

（2）采硐回采時(shí)生產(chǎn)能力。循環(huán)出煤量205.3 t，日產(chǎn)量1848 t，月產(chǎn)量44352 t，班運(yùn)量640 t。每9 min鏟車運(yùn)輸1次可滿足每班3個(gè)采硐出煤量。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 產(chǎn)出指標(biāo)分析

該區(qū)段地質(zhì)儲(chǔ)量量約88萬t。采用長臂開采該區(qū)段，可以布置一個(gè)順槽長度750 m，采面長度100 m的工作面，可采儲(chǔ)量為40.8萬t。采用短壁開采該區(qū)段，根據(jù)工作面巷道和采硐布置及東坡煤礦工作面回采率約為53%的情況，可采儲(chǔ)量為46.6萬t。

圖1 雙翼對(duì)拉旺格維利巷道布置

表1 設(shè)備配備

相對(duì)比而言短壁開采可回收長臂開采所不能回收的資源，長臂開采雖然可大面積回收資源，但留設(shè)煤柱較大，邊角煤、塊段煤的資源回收率相對(duì)短壁開采較低，因此邊角煤、塊段煤采取短壁開采比較合適。

3.2 成本指標(biāo)分析

（1）采用長臂開采需投用支架57架、采煤機(jī)1套、回采溜子、轉(zhuǎn)載溜子機(jī)破碎機(jī)各1部、皮帶機(jī)1部、負(fù)荷中心4臺(tái)及相配套的各類設(shè)備等，根據(jù)現(xiàn)有裝備水平，100 m長工作面需投入資金大概8000萬元（采煤機(jī)1000萬元、順槽皮帶1500萬元、支架2400萬元、回采溜子、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等2000萬元、負(fù)荷中心4臺(tái)1100萬元），不包括掘進(jìn)時(shí)投入的設(shè)備。

（2）采用短壁采煤法開采需投入資金4000 萬元。

（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：長臂開采噸煤單價(jià)按噸煤實(shí)際價(jià)630元計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)銷售收入2.57億元，按現(xiàn)在實(shí)際噸煤成本368元/t計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)利潤1.06億元。短壁開采如同掘進(jìn)巷道，需施工支護(hù)巷道6500 m，經(jīng)計(jì)算支護(hù)單價(jià)2340元/m，預(yù)計(jì)支護(hù)成本1521萬元，預(yù)計(jì)投入人工費(fèi)1.2億元，加上設(shè)備投入4000萬元，預(yù)計(jì)共需投入6150萬元，可實(shí)現(xiàn)銷售收入2.93億元，實(shí)現(xiàn)利潤增收2.315億元，效益非常可觀，在后續(xù)的工作面回采過程中，將會(huì)創(chuàng)造更大的利潤。

4 結(jié) 論

結(jié)合煤礦邊角煤現(xiàn)場實(shí)際情況，通過考察，針對(duì)邊角煤開采提出了短壁開采方案，該方案能夠回收煤礦儲(chǔ)量46.6萬t，增加2.315億元利潤，提高了煤炭資源的利用率，延長了礦井服務(wù)年限，并能夠滿足現(xiàn)場的安全正常回采。

[1] 夏長春,張鵬沖,王 彬,等.連續(xù)采煤法在邊角煤回收中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2012(10):139-142.

[2] 翁明月,王永春.短壁開采技術(shù)在邊角煤塊段復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用[J].煤炭工程,2012(8):52-54.

[3] 曹澤峰.連續(xù)采煤工藝在邊角煤回收中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技, 2018(6):57-58.

[4] 任滿翊.旺格維利采煤法煤柱尺寸的合理確定[J].礦山壓力與頂板管理,2004(1):42-43,118.

[5] 趙青春.連續(xù)采煤機(jī)開采“三下”壓煤技術(shù)研究[J].煤炭與化工, 2014,37(9):11-14,64.

[6] 李瑞群,張 鎮(zhèn).旺格維利采煤法煤柱-頂板力學(xué)結(jié)構(gòu)研究[J].煤礦開采,2010(3):22-26.

(2018-11-15)

馬文社(1970—)，男，山西晉城人，注冊(cè)安全工程師，本科，主要從事采煤工作，Email：13934319530@163. com。