礦井采煤工藝關鍵環節技術探究

王鳳瀟

(晉能控股煤業集團四臺礦，山西 大同 037003)

引 言

某礦9號煤層位于太原組下段，與下層K4距離11.20 m，煤層平均厚度為6.5 m，煤層結構比較簡單，內部含有0層～1層矸石，巖性是泥巖，底板的巖性是灰黑色砂質泥巖，頂板的巖性是深灰色泥巖，井田內的煤層比較穩定，屬可開采煤層[1]。

1 地質概況

9號煤層的煤層底板標高是+770 m～+810m，由于煤層內的頂底板巖性是泥巖，巖性比較軟，遇到水后使泥巖變軟，出現頂底板底鼓現象。煤層附近有250 m左右的埋深煤層，在工作面內布置主副井斜井井筒[2]，整個開拓過程要確保巷道圍巖的穩定性，確保井底車場的水平標高與軌道大巷的水平標高一致，維持在+754m。

2 礦井開采開拓方式

2.1 井底車場

充分考慮生產系統與井下開拓方式的要求，根據井筒與大巷的相對位置，以節省工程量為原則，堅持調車方便，將井底車場設計為水平車場，井底車場使用30 kg/m的鋼軌，軌道的軌距是600 mm。主要是運輸矸石、設備和人員，輔助量較少，因而滿足輔助運輸的要求。

2.2 井底車場硐室

根據井底車場的布置情況，在主立井井底巷道的對面設有消防器材庫，在副立井井底附近設有主變電所、主排水泵房以及水倉。將液壓支架、采煤機等大型開采設備分別安裝在井下，考慮到井下運輸，在井底車場不安裝硐室。

2.3 主要大巷

9號煤層井田的東西走向長度約1.1 km～4.0 km，南北走向長度約2.6 km～4.5 km，總開采面積為12.50 km2，煤層平均傾角為9°。在井田內布置一組大巷，主要包括回風大巷、膠帶運輸大巷以及輔助運輸大巷，對工作面進行布置時，要沿著煤層傾斜的方向，南北大巷東側在井底車場和聯絡巷的作用下，與主副井連接[3]。

對工作面進行開采時，采用雙巷布置，區段內尾巷超前回風大巷，便于觀察煤層的變化情況，有助于輔助大巷的運輸和排水，在采區含有大量瓦斯氣體且走向長度比較長的區段，使用雙巷掘進布置，可以有限保證開采的安全性，提高通風效率。在一次采全高中，采用傾向長壁采煤法，運輸順槽和回風順槽都設在煤層中，其中，運輸順槽作為主要運輸煤的通道，在其內部安裝膠帶輸送機及軌道，便于運輸煤和行人，必要時進行移動變電站的轉移，在回風大巷內部安裝軌道，便于運輸煤，在輔助大巷安裝絞車，使用絞車提升來輔助運輸。運輸大巷和回風大巷的斷面圖如第157頁圖1、圖2所示。

3 采煤工藝關鍵環節

3.1 采煤工藝方案

由于工作面內煤層厚度較大，一次采全高的工作量較大，推進速度慢，為了提高原煤的塊煤率，降低生產成本，提高生產能力，提出采用煤層爬底板采煤機進行煤炭開采，采用俯偽斜長壁式開采方法[4]，由東向西沿工作面向前推進。在采煤過程中，按照滾筒采煤機螺旋割煤→刮板輸送機運煤→液壓支架支護頂板→刮板輸送機移架→打密集回柱的工藝進行，在頂板出現破碎時，要先對頂板進行支護，再依次進行。落煤時使用的是單滾筒爬地式采煤機，其中，滾筒的直徑是800 mm，截割深度是750 mm，采高是800 mm。

圖1 運輸大巷斷面圖(mm)

圖2 回風大巷斷面圖(mm)

3.2 采煤、裝煤、運煤方式及設備選型

綜合分析礦井的開采條件，使用MG100-TP型的采煤機，將單滾筒固定在采煤機的側面，電機牽引時使用錨鏈進行牽引，沿著煤層的傾斜方向，爬底板在煤壁上來回穿梭進行割煤，在螺旋滾筒的作用下，將煤裝入裝煤機構中，再轉至運輸機，電機的兩端分別連接牽引部和截割部，功率比較大，且機身的強度有保證。采煤機的機身在底板上，使用這種采煤方式，對支護和運輸等設備的要求較低，采煤機的主要參數表如表1所示。

表1 MG100-TP型采煤機技術參數表

運輸大巷使用的輸送機及其主要技術特征如表2所示。

表2 工作面及運輸巷運輸設備技術參數表

通過使用這些配套設備，大幅度減輕了工人的勞動強度，大大提高了工作效率，確保了采煤作業的連續，增加了塊煤率，為企業創造了經濟效益。

3.3 工作面頂板管理方式

考慮煤層的賦存以及頂底板的巖性情況，根據采煤工藝，結合現有的支護設備，對工作面采用單體液壓支架和木頂梁進行聯合支護，由于煤層頂板比較容易垮落，在移架后，對頂板采用全部垮落法進行控制。采用單體液壓支架，其可支撐最大高度為630 m，伸縮行程可達180 m，工作阻力為250 kN，額定工作壓力為60 MPa，每個液壓支架之間留有0.8 m的距離，每根液壓支架的支護密度為0.287 2。

3.4 工作面回采方向

運輸大巷和回風大巷共同組成回采工作面，工作面采用后退式回采方法，從井田邊界向東翼大巷方向進行開采，在運輸大巷間留設15 m放水煤柱。

4 結論

為了提高原煤的塊煤率，提高開采效率，通過分析某礦9號煤層的地質概況以及開采開拓方式，確定采煤工藝的關鍵環節，結果如下：

1) 采用俯偽斜長壁式開采方法，選擇采煤機及支架等設備型號，在回采過程中，對工作面采用單體液壓支架和木頂梁聯合支護的方式進行支護，工作面頂板由于容易垮落，采用全部垮落法進行控制。

2) 通過對采煤工藝關鍵環節的分析，確保了采煤作業的連續，增加了塊煤率，為企業創造了經濟效益。