影響綜合機(jī)械化采煤的煤層因素分析

趙晉強(qiáng) 喬穎

摘要：綜合機(jī)械化采煤提高了礦井采煤過(guò)程的工作效率，但是由于使用全機(jī)械化進(jìn)行采煤操作，而往往天然的煤層地勢(shì)是復(fù)雜多變的，在綜采過(guò)程中需要對(duì)煤層性質(zhì)，機(jī)構(gòu)組成等進(jìn)行全方位了解和勘測(cè)。文章從煤層厚度、煤層傾角、煤層底板和頂板、煤層中斷層和煤層構(gòu)造等方面分析了煤層對(duì)于綜合機(jī)械化采煤的影響。在進(jìn)行機(jī)械化采煤過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況具體選擇合適的開(kāi)采設(shè)備，減低開(kāi)采難度。

關(guān)鍵詞：綜合機(jī)械化采煤；煤層厚度；煤層傾角；煤層底板；煤層中斷層

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）10-0157-02

綜合機(jī)械化采煤是指采煤工作破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)、采空區(qū)處理及回采巷道運(yùn)輸、掘進(jìn)等全部生產(chǎn)過(guò)程，全部采用機(jī)械化進(jìn)行操作的技術(shù)。我國(guó)采煤業(yè)的發(fā)展推動(dòng)了采煤技術(shù)的機(jī)械化，綜合機(jī)械化采煤水平是企業(yè)管理先進(jìn)水平的體現(xiàn)，也是采煤工程運(yùn)行工程質(zhì)量的考驗(yàn)。而影響綜合機(jī)械化采煤的因素有很多，既包括了煤礦天然因素例如煤層大小、厚度、質(zhì)量的影響，也包括了采煤機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的影響，同時(shí)也受到人為因素例如管理制度，操作人員技能水平等的影響，各種因素相互關(guān)聯(lián)相互影響共同決定機(jī)械化采煤工程的質(zhì)量。煤層因素是對(duì)綜合機(jī)械化采煤技術(shù)影響較大的，下面對(duì)煤層因素對(duì)綜合機(jī)械化采煤的影響進(jìn)行探討。

一、煤層厚度的影響

一般來(lái)說(shuō)，煤層厚度是對(duì)機(jī)械化采煤的工作影響的最小結(jié)構(gòu)。煤層厚度也和調(diào)整簡(jiǎn)范圍、機(jī)身長(zhǎng)度以及過(guò)機(jī)空間有關(guān)，它也對(duì)支架高度和伸縮量呈正相關(guān)。不是所有的煤層都適合機(jī)械化采煤的要求，一般來(lái)講，煤厚為1.25～3.5m是機(jī)采最有利的條件，如果煤層太薄，機(jī)械化成本和采煤人員空間方面都受到限制，故一般不采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。

為了使得綜合機(jī)械化采煤成套設(shè)備綜合技術(shù)配套針對(duì)不同煤層劃分煤層區(qū)間厚度0.65～1.30m，1.10～2.40m，1.70～2.60m，2.00～3.20m，2.50～4.40m。實(shí)際進(jìn)行采煤時(shí)候，根據(jù)具體探測(cè)情況不同，對(duì)礦井的各個(gè)煤層劃分出塊段。然后，對(duì)每個(gè)塊段的煤層厚度進(jìn)行方差計(jì)算，然后進(jìn)行采煤機(jī)械設(shè)備配套吻合，選擇合適的架型。

根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)礦井選擇2～3種架型為佳，而且成本預(yù)算必須對(duì)采煤量和使用架型之間進(jìn)行一個(gè)合理估量，以免造成設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用超出采煤量預(yù)算金額的情況出現(xiàn)。

二、煤層傾角的影響

煤層傾角的影響主要表現(xiàn)在各個(gè)表面之間的摩擦力不同。摩擦系數(shù)受到環(huán)境濕度和相應(yīng)的摩擦角度的影響，例如在干燥的條件下，金屬對(duì)底板巖石的摩擦系數(shù)為0.35～0.40，其相應(yīng)的摩擦角為18°～20°，而在潮濕的情況下摩擦系數(shù)將會(huì)降低。需要根據(jù)煤層傾角劃分在機(jī)械設(shè)備不同部分安裝防滑裝置，傾角越大的防滑設(shè)備需要提高要求。

三、煤層頂板和底板的影響

煤層頂?shù)装逵忻奥湫院头€(wěn)定性?xún)蓚€(gè)方面特點(diǎn)，如果是堅(jiān)硬的砂巖、礫巖它的抗壓強(qiáng)度多數(shù)為80～120MPa，巖石堅(jiān)硬度可以調(diào)高它整體的穩(wěn)定性和減低冒落。在進(jìn)行煤層綜合機(jī)械化采煤過(guò)程中，如果受到壓力和硬度影響比較大的話(huà)，需要采用打孔注水，放炮等方式進(jìn)行強(qiáng)制性放頂處理。例如需要選取合適性質(zhì)的采煤設(shè)備，刨煤機(jī)最適宜用在暴露寬度為0.6m中等穩(wěn)定頂板。而頂板不穩(wěn)定，分段刨煤或縮小位移，需要減小無(wú)立柱空間寬度宜采用機(jī)身梯度較小，輸送機(jī)寬度較窄的型號(hào)。綜合機(jī)械化采煤過(guò)程需要通過(guò)斷層進(jìn)行挖掘，這樣頂?shù)装鍘r石組成對(duì)綜機(jī)過(guò)段層影響也很大，泥巖比硬質(zhì)巖石要容易很多。

除開(kāi)煤層頂?shù)装?，煤層底板同樣?huì)影響到綜合機(jī)械化采煤過(guò)程。小褶曲它對(duì)綜采的影響比較明顯，特別是小褶曲頻繁出現(xiàn)時(shí)候，煤層的急劇變化和產(chǎn)狀改變，超出綜采機(jī)架型承載范圍，也對(duì)運(yùn)輸造成不便。底板或頂?shù)装搴兴睗竦脑?huà)，會(huì)使綜采受到限制，必須使用其他機(jī)型增加發(fā)掘力度。

四、煤層中間斷層的影響

煤層斷層對(duì)綜采的影響可以分為中大斷層（落差大于5m）和小斷層（落差小于5m）斷層，落差不同，往往影響到地質(zhì)勘查開(kāi)采的難易程度以及使用設(shè)備的壽命。

因此，對(duì)于煤層中間斷層需要在綜采開(kāi)工之前做好準(zhǔn)備工作，在地質(zhì)勘探階段或礦井開(kāi)拓及生產(chǎn)準(zhǔn)備階段等進(jìn)行采區(qū)或工作面，清楚整個(gè)礦井的斷層布展方向及延伸長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)出采區(qū)或工作面的尺寸，如何處理好在不同斷層之間布置的工作面，預(yù)計(jì)實(shí)際成本費(fèi)用。然而由于小斷層在開(kāi)采之前難以發(fā)現(xiàn)，斷層走向線與工作面線的夾角會(huì)影響到采面過(guò)斷層的難易程度，這些都是采煤作業(yè)過(guò)程中不可控制的地質(zhì)因素，特別在處理未斷開(kāi)煤層，它的厚度小于綜合機(jī)械化采煤技術(shù)高度，如果巖石硬度較大，也會(huì)直接影響到機(jī)械設(shè)備的壽命和效率。

斷層的斷層落差是通過(guò)對(duì)采煤面影響到整個(gè)工序的，不同類(lèi)型的采煤機(jī)不可能同時(shí)適應(yīng)上多種復(fù)雜的工作面底板標(biāo)高落差改變，這說(shuō)明預(yù)測(cè)準(zhǔn)備階段是非常重要的。小斷層處的地質(zhì)因素會(huì)相對(duì)復(fù)雜很多，有些地方存在破碎帶，頂板穩(wěn)定性很差，極易形成冒落，綜采過(guò)程如果遇到小斷層破碎帶情況需要謹(jǐn)慎處理。

五、煤層存在夾石對(duì)綜采的影響

夾石是泥巖或炭質(zhì)泥巖時(shí)候由于硬度和厚度不太大，一般對(duì)采煤影響不大。但煤夾石為砂巖且厚度又較大時(shí)，則會(huì)影響綜采的正常生產(chǎn)，遇到這種情況時(shí)候需要探測(cè)地勢(shì)情況，必要時(shí)采用透鏡體放震動(dòng)炮方等措施解決。此外，夾石的組成也是對(duì)開(kāi)采有很大影響的一個(gè)因素，例如存在火成巖附近的煤礦一般都會(huì)變質(zhì)為天然焦，周?chē)扑榈膸r石較多，因此如果勘測(cè)中綜采機(jī)械不易進(jìn)行操作則需要更換其他開(kāi)采方法。

六、煤層的機(jī)構(gòu)破壞

進(jìn)行綜合化采煤的過(guò)程中，機(jī)械對(duì)于煤層構(gòu)造會(huì)造成破壞。原煤層可能會(huì)由很多帶狀條狀結(jié)構(gòu)組成，或者有不同分層機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)構(gòu)失去原先的條帶狀結(jié)構(gòu)，形成粉狀煤或者破裂煤層或由于地底礦井中受潮的環(huán)境使煤變硬，在后期進(jìn)行綜采過(guò)程比較困難。如果選擇的機(jī)械采煤設(shè)備對(duì)煤層受力作用不均勻，也會(huì)對(duì)綜采造成影響。如果回采過(guò)程中壓力大，也會(huì)造成底板，片層抽條，煤層傾斜角度也會(huì)增加開(kāi)采機(jī)構(gòu)破壞的可能性。

七、其他煤層因素對(duì)綜采的影響

煤礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是錯(cuò)綜復(fù)雜的，因此影響綜合性機(jī)械采煤的因素也是多樣性的，例如如果煤層中存在瓦斯突出的斷層結(jié)構(gòu)，考慮到如果操作不慎或者開(kāi)采中摩擦生熱等因素影響易引起瓦斯爆炸，為了降低安全隱患必須采取防范措施。上述提到的很多煤層結(jié)構(gòu)的改變都會(huì)受到水分和潮濕環(huán)境的影響。在開(kāi)采過(guò)程中注意防潮排水，防止煤層在水下性質(zhì)改變?cè)黾訖C(jī)械開(kāi)采難度。

綜合上述可知，機(jī)械化綜合開(kāi)采技術(shù)對(duì)于煤礦開(kāi)采作業(yè)帶來(lái)極大方便，綜合機(jī)械采煤技術(shù)提高了開(kāi)采的效率，給煤礦開(kāi)采帶來(lái)極大便利。但是由于受到技術(shù)層面的限制以及在煤層方面地質(zhì)因素復(fù)雜，也對(duì)開(kāi)采帶來(lái)很多挑戰(zhàn)。一方面，需要相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在實(shí)踐中不斷摸索更新提高技術(shù)水平，使得采煤機(jī)械設(shè)備對(duì)于復(fù)雜煤層的適應(yīng)性更高，煤礦工程的整個(gè)過(guò)程需要對(duì)整個(gè)煤礦的地質(zhì)條件、環(huán)境、煤層組成各方面做深入了解，做足開(kāi)采前勘測(cè)準(zhǔn)備工作。

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（責(zé)任編輯：文森）