神東煤炭集團(tuán)寸草塔煤礦綜采工作面合理長(zhǎng)度分析

鄭 健，李安榮

（神東公司寸草塔一礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

神東煤炭集團(tuán)寸草塔煤礦綜采工作面合理長(zhǎng)度分析

鄭 健，李安榮

（神東公司寸草塔一礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

煤礦開(kāi)采中，為了提高煤炭回收率，往往采取加長(zhǎng)工作面長(zhǎng)度的辦法，但在實(shí)際的操作中還有許多的因素制約而無(wú)實(shí)現(xiàn)。影響綜采工作面長(zhǎng)度的因素主要有：地質(zhì)因素、技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素。技術(shù)因素又可分為設(shè)備因素管理因素；經(jīng)濟(jì)因素也應(yīng)充分考慮。只有確定合理的綜采工作面長(zhǎng)度，才能確保礦井實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效。

工作面長(zhǎng)度；地質(zhì)因素；技術(shù)因素；經(jīng)濟(jì)因素

綜合機(jī)械化開(kāi)采已是主要工藝方式，其工作面長(zhǎng)度的確定受到多種因素的影響，例如地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素，其中地質(zhì)因素是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)因素是目標(biāo)，技術(shù)因素是手段[1-2]。國(guó)內(nèi)外結(jié)合具體條件，對(duì)綜采工作面長(zhǎng)度進(jìn)行了探討，取得了一定的研究成果[3-4]。例如低瓦斯礦井中，煤層賦存條件允許，工作面裝備滿足需要的前提下，工作面長(zhǎng)度加大能使工作面單產(chǎn)和工效大幅度提高，工作面長(zhǎng)度在270～300m為宜[5]。

工作面長(zhǎng)度是礦井實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效的重要條件。從工作面內(nèi)部條件來(lái)看，在一定的范圍內(nèi)，增加工作面長(zhǎng)度的確有利于提高產(chǎn)量、效率、效益，并能降低巷道掘進(jìn)率，提高回采率。但是工作面長(zhǎng)度受設(shè)備、煤層地質(zhì)條件、瓦斯涌出量等因素約束，當(dāng)工作面過(guò)長(zhǎng)時(shí)，容易導(dǎo)致推進(jìn)速度下降、支護(hù)難度增加，反而不利于穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；還會(huì)對(duì)礦井生產(chǎn)技術(shù)管理及安全管理帶來(lái)困難。本文對(duì)影響工作面長(zhǎng)度的地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行分析，進(jìn)而確定最優(yōu)的工作面長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)、高效、高回采率。

1 地質(zhì)因素

煤層傾角、厚度的變化，斷層與褶曲、火成巖的分布規(guī)律，是否有較大的陷落柱等都是限制采區(qū)傾斜（走向）長(zhǎng)度的重要因素，有時(shí)甚至影響工作面是按傾斜開(kāi)采還是走向開(kāi)采。煤層的自然發(fā)火傾向、圍巖的穩(wěn)定性等，也對(duì)采區(qū)或盤(pán)區(qū)的長(zhǎng)度有著很大影響。

寸草塔煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層、背向斜、褶曲較發(fā)育。根據(jù)巷道揭露和三維地震資料，現(xiàn)回采的22113工作面存在落差1～2 m的斷層兩條；備采22112工作面存在落差1 m以下的斷層兩條、落差1～3m的斷層八條、落差大于3m的斷層一條。通過(guò)回采工作面實(shí)際揭露，工作面內(nèi)不可預(yù)計(jì)的斷層占15%左右，由此可推斷后續(xù)工作面內(nèi)斷層依然發(fā)育，這將嚴(yán)重影響工作面推進(jìn)速度。背向斜、褶曲的發(fā)育會(huì)對(duì)長(zhǎng)的工作面產(chǎn)生一定影響，從以往采完的360 m工作面實(shí)測(cè)剖面及地質(zhì)勘查資料分析，寸草塔礦后續(xù)工作面內(nèi)仍有背向斜、褶曲發(fā)育。背向斜的起伏過(guò)大，再加上工作面長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，溜槽上下彎曲率已超過(guò)刮板輸送機(jī)的技術(shù)要求，直接導(dǎo)致工作面主運(yùn)輸機(jī)負(fù)載太大，主運(yùn)輸機(jī)頭、機(jī)尾主鏈條過(guò)度磨損，會(huì)嚴(yán)重影響工作面的正常生產(chǎn)。

通風(fēng)能力對(duì)工作面長(zhǎng)度的影響，取決于工作面瓦斯涌出量。寸草塔煤礦為低瓦斯礦井，工作面長(zhǎng)度不受通風(fēng)能力限制。根據(jù)技術(shù)分析和目前我國(guó)煤礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，緩傾斜煤層中厚煤層（1.3 m＜M＜3.5 m）綜采工作面長(zhǎng)度L的合理取值范圍是:L=150～240 m。參照烏蘭木倫煤礦12401綜采工作面（采高3m，工作面長(zhǎng)度300 m）以及石圪臺(tái)煤礦71上106綜采工作面（采高2.2 m，工作面長(zhǎng)度241 m），結(jié)合寸草塔煤礦初步設(shè)計(jì)資料，寸草塔煤礦綜采工作面長(zhǎng)度，應(yīng)參照相鄰礦井重新設(shè)計(jì)。

2 影響工作面長(zhǎng)度的技術(shù)因素

寸草塔煤礦現(xiàn)工作面長(zhǎng)度為360m，工作面配套設(shè)備多為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，由于配套設(shè)備及地質(zhì)條件的影響，360m的工作面長(zhǎng)度反而不利于礦井的安全、高效生產(chǎn)。

2.1 設(shè)備對(duì)工作面長(zhǎng)度的影響

寸草塔煤礦綜采工作面除采煤機(jī)為進(jìn)口艾克夫以外，三機(jī)為西北奔牛、支架為平頂山所造。根據(jù)近幾年實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的性能及質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足礦井的生產(chǎn)需要。液壓支架大柱竄、漏液現(xiàn)象嚴(yán)重，需頻繁更換大柱，由于采高較低，大柱更換相當(dāng)困難，不但增大了維修人員的工作量，而且影響生產(chǎn)。支架管路布置不合理，架間主進(jìn)回液管主管路布置在人行道前，移架時(shí)管路擺動(dòng)很容易造成配液塊的管接頭受力變形或直接將接頭密封擠破，形成系統(tǒng)漏液，360 m長(zhǎng)的工作面，有211臺(tái)支架，一旦出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力降低，支架初撐力難以保證，影響拉架和推溜速度，制約了生產(chǎn)，增加了成本。

2.2 管理水平對(duì)工作面長(zhǎng)度的影響

煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)人機(jī)環(huán)系統(tǒng)，安全生產(chǎn)管理必須對(duì)這一系統(tǒng)及其要素進(jìn)行全方位、全過(guò)程的管理和控制。搞好現(xiàn)場(chǎng)安全管理是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，抓不住、抓不好這個(gè)關(guān)鍵就搞不好安全生產(chǎn)。管理水平的高低，直接決定著礦井生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，決定礦井的經(jīng)營(yíng)效益。提高管理水平，在工作面增加長(zhǎng)度后，不致產(chǎn)生生產(chǎn)混亂和降低原煤產(chǎn)量。因此，管理水品在現(xiàn)代化礦井中尤為重要。

3 影響工作面長(zhǎng)度的經(jīng)濟(jì)因素

采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可求出單產(chǎn)和效率最高、效益最好的工作面長(zhǎng)度。根據(jù)工作面日產(chǎn)量Qr和工作面長(zhǎng)度L間的關(guān)系，用數(shù)學(xué)分析法，也可分析出經(jīng)濟(jì)上最佳的工作面長(zhǎng)度。

取L為變量，可得函數(shù)Qr=f（L）.

每日割煤刀數(shù)N可表示為：

取L為變量，可得函數(shù)N=f（L）.

若將工作面中工人數(shù)目分為隨著工作面長(zhǎng)度變化而變化的人員數(shù)e和工作面長(zhǎng)度變化無(wú)關(guān)的固定人數(shù)f兩部分，故出勤總?cè)藬?shù)D可以表示為D=eL+f，工作面的效率P可表示為：

取L為變量，可得函數(shù)P=f（L）.

根據(jù)寸草塔煤礦實(shí)際數(shù)據(jù)，帶入由式（1）、（2）、（3）相應(yīng)三個(gè)函數(shù)中，可得圖1。

圖1 影響工作面長(zhǎng)度的因素關(guān)系

由圖1分析可知，綜采工作面長(zhǎng)度L為260～300 m時(shí)，工作面日產(chǎn)量Qr、每日割煤刀數(shù)N及工作面的效率P均處于A、B點(diǎn)范圍之中，符合經(jīng)濟(jì)上合理的工作面長(zhǎng)度要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)分析，及對(duì)寸草塔煤礦煤層賦存條件分析，并借鑒相鄰礦井的成功經(jīng)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：寸草塔煤礦現(xiàn)有的360 m綜采工作面不利于礦井穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，寸草塔煤礦綜采工作面的合理長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為260～300m之間。

[1]張寶紅,魏獻(xiàn)昌,夏孝明.影響高產(chǎn)高效工作面環(huán)境因素分析[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2002,29（4）:42-44.

[2]勒文學(xué),勒鐘銘.綜放合理工作面長(zhǎng)度分析[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000,31（5）:508-510.

[3]謝廣祥.綜放工作面參數(shù)正交回歸優(yōu)化研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2001,26（3）:253-257.

[4]郭金剛.超長(zhǎng)綜放工作面關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)施效果[J].中國(guó)煤炭,2002,28（2）:30-32.

[5]蘭貴枝.對(duì)綜采放頂煤開(kāi)采工作面長(zhǎng)度的一點(diǎn)看法[J].江蘇煤炭,2001（4）:30-31.

Reasonable Length Analysis of Mining Face in Cuncaota Mine Shendong Coal Group

ZHENG Jian,LI An-rong
（Cuncaota No.1 Mine,Shendong Group,Ordos the Inner Mongolia 017209,China）

In the coal mining,in order to increase the recovery rate of coal,lengthening the working face is often adopted,but,in the actual operation,it can not be realized due to many geological,technical and economic restraining factors.Among them,technical factors can be divided into two categories: equipment and management.Economic factors also need fully considering.Only determining the reasonable working face length can ensure stable yield,high yield and high efficiency of mines.

working face length;geological factors;technological factors;economic factors

TD822+.1

A

1672-5050（2010）06-0064-02

2009-12-18

鄭 健（1984—），男，山西運(yùn)城人，本科，助理工程師，從事煤礦管理工作。

徐樹(shù)文