單一走向長壁采煤法在采煤工作中的應(yīng)用

孟光輝

平煤天安天力有限責(zé)任公司，河南平頂山 467000

隨著我國煤炭行業(yè)的迅速發(fā)展，我國逐漸重視了煤炭開采技術(shù)的研究與探索，在此情況下，煤炭開采技術(shù)的研究得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展。本文通過詳細(xì)的分析單一走向長壁采煤法的工藝方法、各個方法的工藝流程、以及工藝參數(shù)，找出單一走向長壁采煤法在采煤工作中的發(fā)展趨勢及應(yīng)用隱患，并且針對隱患提出相應(yīng)的可實(shí)施方案，力爭為完善我國的單一走向長壁采煤法提供參考。

1 單一走向長壁采煤法概念

單一走向長壁采煤法簡稱為整層走向長壁采煤法，此采煤法的特點(diǎn)是回采的工作面按照煤層傾斜的方向布置，與此同時沿走向方向進(jìn)行開采。這樣會產(chǎn)生工作面的長度比較長，一般情況下為100m～150m。現(xiàn)階段我國有3種單一走向長壁采煤法的采煤工藝，主要的采煤工藝按照采用采煤手段不同劃分為炮采工藝、普通機(jī)械化工藝、綜合機(jī)械化工藝。以下通過介紹與對比各個工藝的方法、流程、以及工藝參數(shù)等，得出今后單一走向長壁采煤法在采煤工作的發(fā)展趨勢。

2 炮采工藝在采煤工作中的應(yīng)用

炮采工藝主要包括爆破落煤、人工裝煤、機(jī)械化運(yùn)煤、頂板管理、循環(huán)工作組織等內(nèi)容[1]。在實(shí)際的生產(chǎn)中對于爆破落礦的要求非常高。爆破落礦的生產(chǎn)工序主要包括打眼、裝藥、填炮泥、連炮線、爆破。現(xiàn)常用的煤電鉆型號為MZ-12型，鉆孔直徑為38mm～45mm。使用比較多的是煤礦安梯炸藥，并且使用煤礦許用電雷管。炮眼的間距可根據(jù)煤的硬度，一般情況下為1m～2m。炮眼的深度根據(jù)開幫進(jìn)度而定，目前采用的較多開幫進(jìn)度為1m～2m；深進(jìn)度主要配合木支架用的，每次開幫進(jìn)度可達(dá)1.6m～1.8m。炮眼裝藥量根據(jù)煤礦制定的噸煤炸藥消耗定額計算公式為：Q=h? L?ρ?q? B，其中h代表采高，m；L代表工作面長度，m；ρ代表煤的密度，t/m3；q代表噸煤炸藥消耗定額，kg/t；B代表開幫進(jìn)度，m。為了縮短爆破時間提高工時利用率，本研究發(fā)現(xiàn)在使用瞬發(fā)電雷管的情況下，每次聯(lián)爆一般為1 個～2個；當(dāng)頂板比較好時，聯(lián)爆量可以達(dá)到3個～5個。爆采可以利用爆破裝煤，現(xiàn)階段裝煤率可以達(dá)到30%～40%，其余的由人工裝運(yùn)。而運(yùn)煤方式則由煤層傾角決定，大多采用SGW-40、SGD-420等型號的刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。對于頂板管理方面普遍使用的是單體支架支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度由采面直接頂荷載決定。其計算公式為：其中h為采高，m；ρ代表煤的密度，t/m3；α代表煤層的傾角；kd代表巖石的膨脹系數(shù)。在炮采的循環(huán)組織方面一般實(shí)施“淺進(jìn)度、晝夜三循環(huán)、三班采煤、邊采邊準(zhǔn)”的作業(yè)形式，其中淺進(jìn)度指的是循環(huán)進(jìn)度等于開幫進(jìn)度。

3 普通機(jī)械化工藝

普通機(jī)械化采煤工藝與炮采工藝相似，包括爆破破煤、機(jī)械裝煤、機(jī)械運(yùn)煤、頂板管理、循環(huán)工作組織等內(nèi)容。普采主要利用采煤機(jī)械同時進(jìn)行落煤和裝煤的工作，一般煤層較薄、頂板中等穩(wěn)定的條件下選用BMD-100型單滾筒采煤機(jī)[2]，滾筒直徑選擇公式為：D =h -k，其中h代表采高，m；k代表留頂煤，一般為0.1m～0.2m。采用滾筒式采煤機(jī)落煤時，每割一刀煤的產(chǎn)量可用下式計算：Q = L? h? d?ρ?μ，其中L代表工作面長度，m；h代表采高，m；d代表截深，m；ρ代表煤的密度，t/m3；μ代表工作面采出率，%。滾筒采煤機(jī)裝煤的過程基本上是依靠螺旋槳葉片將破碎的煤裝入溜槽。雙向采煤時，由于冒頂、片幫等原因產(chǎn)生的余煤會影響截割工作，應(yīng)該借助其他輔助方法進(jìn)行清理，比如在輸煤機(jī)上裝鏟煤板等。采煤機(jī)的截割工作是整個生產(chǎn)過程中的中心環(huán)節(jié)。因此研究普通機(jī)械化工藝在采煤工作中應(yīng)用首先就要對采煤機(jī)的牽引速度進(jìn)行估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)工程計算，采煤機(jī)單位時間內(nèi)截割煤層的有效體積為：η= d? D? v，其中d代表截深，m；D代表滾筒直徑，m；v代表采煤機(jī)的牽引速度，m/min。普采工作面頂板支護(hù)的主要運(yùn)用支架為單體液壓支柱。近年來施工中常用到Dw06～Dw20型支柱[3]，在采高不斷增大的情況下，在支柱的活柱部位焊接加長段可以達(dá)到支護(hù)高度為2 240m～2 500m。需要的支架最大高度可以運(yùn)用下式進(jìn)行計算 ：H = H1- m-a，H1代表最大截割高度，mm；m代表頂梁厚度，mm；a代表為了避免工作面無支柱狀態(tài)所留活支柱的長度，mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出普采的支護(hù)密度可以由下式表示：，其中P代表工作面支護(hù)強(qiáng)度，kPa；F代表支柱額定的工作阻力，kN/根；γ代表支柱額定的工作阻力實(shí)際利用率，單體液壓支柱為0.85。

4 綜合機(jī)械化工藝

綜合機(jī)械化采煤工藝就是要將破煤、裝煤、運(yùn)煤、頂板管理等幾個主要生產(chǎn)工序全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，這是我國現(xiàn)階段最先進(jìn)的采煤方法。在綜合機(jī)械化采煤工藝最重要的就是采煤機(jī)的選擇問題。其設(shè)備選擇一般情況下都是根據(jù)煤層條件進(jìn)行液壓支架的選擇，再根據(jù)液壓支架和煤層選擇采煤機(jī)。采煤機(jī)的最大生產(chǎn)能力為：Q = 60v? h? d ?ρ?c，其中v代表采煤機(jī)最大牽引速度 ，m/min；d代表截深，m；ρ代表實(shí)體煤的厚度，t/m3；h代表采高，m；c代表工作面出煤率。其工作方式有3種：1）前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤并裝余煤。采用此方法往返運(yùn)行一次可以進(jìn)兩刀，提高了工作效率；2）前滾筒割底煤，后滾筒割頂煤。此采煤方法只用于煤層中用于煤層中部有較厚的夾矸；3）前滾筒割底煤，后滾筒割頂煤。一般在薄煤層中有較多的使用。頂板管理支架與普采相似，支架的操作要遵循“快、正、夠、勻、平、緊、嚴(yán)、凈”的八字方針。

由上述的各個采煤工藝的方法、流程、以及工藝參數(shù)可以看出今后單一走向長壁采煤法逐漸轉(zhuǎn)向機(jī)械化、智能化的軌道上。

5 單一走向長壁采煤法的應(yīng)用隱患及防治

在進(jìn)行單一走向長壁采煤法時，進(jìn)入仰采區(qū)域時，搭建的棚梁時常會出現(xiàn)不平的現(xiàn)象，嚴(yán)重情況會出現(xiàn)側(cè)向傾斜的狀況。容易導(dǎo)致冒頂從而造成工作面不安全的隱患。所以在施工過程中要嚴(yán)格管理架棚的距離，適當(dāng)?shù)臏p小棚間距，在工作面片幫程度較深的情況下，需要將作業(yè)流程加以改變，并且在片幫的地方增設(shè)梁柱，進(jìn)行超前支護(hù)來控制煤墻的穩(wěn)定，防止煤墻出現(xiàn)側(cè)冒頂?shù)那闆r。

[1]鄒喜正，劉長友.安全高效礦井開采技術(shù)[M].徐州：中國礦大出版社，2007.

[2]曲春剛.薄煤層中實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的技術(shù)探討[J].煤炭技術(shù)，2007(3).

[3]郭忠華，郎寶華.單體液壓支柱工作面支護(hù)密度的分析與設(shè)計[J].科技信息，2007(3).