桑常青
(開灤集團(tuán)林南倉礦業(yè)分公司綜一隊(duì),河北 唐山 064106)
煤炭是一種可燃的固體有機(jī)巖,它是古代植物埋藏與地下并經(jīng)歷了復(fù)雜的物理化學(xué)變化以及生物化學(xué)變化而累積形成的固體可燃性礦物。煤炭是從上世紀(jì)十八世紀(jì)以來,人們使用的主要能源之一,它有工業(yè)的食糧的美譽(yù)。煤炭擁有非常廣泛的使用途徑,煤炭主要包括加氫液化用煤,低溫干餾用煤,氣化用煤等。按照煤炭的使用目的,將其用途分為煤化工用煤、煉焦煤、動(dòng)力煤。
作為現(xiàn)階段國家對煤炭行業(yè)的重要政策,應(yīng)充分利用不可再生的煤炭資源,提高煤炭的回采率,減小煤炭損失。為了確保正常生產(chǎn)的順利進(jìn)行,有效降低掘進(jìn)率,延長、保持采取的開采期限和采煤工作面,減少井下火災(zāi),防止每天的自然等現(xiàn)象和損失的發(fā)生,就必須提高煤炭的回采率,將煤炭損失最大程度地降低。尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件下,整個(gè)煤炭行業(yè)以及城郊煤礦已經(jīng)面臨迫不可待的問題需要處理,那就是從根本上提高煤炭的回采率。
以河北省開灤集團(tuán)林南倉礦為例進(jìn)行說明。該礦位于玉田縣林南倉鎮(zhèn)境內(nèi)。井田東起白莊子,西至甫莊、黃莊子一帶,南起李三莊,北至后湖定府、岳莊附近,為薊玉煤田的一個(gè)獨(dú)立向形盆地,東西長七千米,南北寬三千五百米,井田面積約二十五平方千米。
礦井采用了立井水平上下山開拓的方式。井田煤系地層為石炭二疊紀(jì)含煤地系,主要可采煤層有煤12、煤11、煤10、煤9、煤8、煤14等六層,平均總厚度二十一米,截止2012年底,礦井保有地質(zhì)儲(chǔ)量二億七千萬噸,可采儲(chǔ)量一億零六百萬噸。煤炭工業(yè)品牌為工業(yè)用Ⅰ、Ⅱ號氣煤。氣煤具有粘結(jié)性強(qiáng),可單獨(dú)結(jié)焦,易碎,并有較多縱裂紋,抗碎和耐磨強(qiáng)度較差等特點(diǎn)。
井田的斷層多屬南北向,其中,中小斷層比較發(fā)育,伴生斷層和分支斷層在大斷層的附近較為常見,井田內(nèi)的斷層為五十四條,與工作面進(jìn)行斜交的斷層常見,并且,井田內(nèi)小波狀與小型褶曲起伏較為發(fā)育,有些分布于薄煤帶或無煤帶,多為斜向窄陡緊閉的狀態(tài),這使得無法對工作面進(jìn)行合理劃分。這些地理?xiàng)l件都對高效、高產(chǎn)帶來不利的因素,使綜合采儲(chǔ)量減少,這是因?yàn)榫C采工作面距離斷層過近的緣故。在對工作面進(jìn)行布置時(shí),斷層會(huì)限制到長度。
與正常回采的區(qū)別之處在于扇形旋轉(zhuǎn)回采的工作面其推進(jìn)度較不均衡,一側(cè)要不推進(jìn)或少采,而另一側(cè)則要多推進(jìn)。多采,這樣,多推進(jìn)的一側(cè)會(huì)產(chǎn)生支架與運(yùn)輸機(jī)不垂直、支架的咬架、支架和運(yùn)輸機(jī)的下滑上竄等問題。在布置工作面時(shí),正常的情況為工作面應(yīng)與兩巷垂直,但是,這樣就會(huì)造成五萬噸的三角煤丟失。應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況,參考三角煤的旋轉(zhuǎn)角度以及其寬度,來對軌順掘進(jìn)成拆線狀或圓弧狀巷道來進(jìn)行確定,由此看來,采用扇形回采工藝,可使三角煤地帶的煤產(chǎn)量損失減少五萬噸,效益可觀。我們來做一下理論計(jì)算,在推移運(yùn)輸機(jī)時(shí),從機(jī)尾向機(jī)頭推移,推移的長度為十五米,推移時(shí)允許的彎曲最大角度為五度,分段進(jìn)行運(yùn)輸機(jī)的推移,每推進(jìn)四個(gè)機(jī)尾則對一個(gè)機(jī)頭進(jìn)行推進(jìn),推移下段運(yùn)輸機(jī)的上竄值為0.2米。每進(jìn)行一個(gè)完整的循環(huán)上竄量為0.2米,并采用長短刀相結(jié)合的循環(huán)方式進(jìn)行推移。循環(huán)向機(jī)頭竄量約為: 0.22m=15-cos150×15=L,考慮到是參照2個(gè)與工作面垂直的巷道來進(jìn)行設(shè)備的上竄的,所以在正?;夭蓵r(shí),運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾和機(jī)頭的情況應(yīng)根據(jù)機(jī)尾垂直推進(jìn)2.4米,機(jī)頭垂直煤壁推進(jìn)0.6米,而工作機(jī)上竄0.2米。為了達(dá)到扇形旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)的要求,通過對運(yùn)輸機(jī)頭尾推進(jìn)度的變化以及工作面運(yùn)輸機(jī)的上下竄量的控制,可以實(shí)現(xiàn)對不規(guī)則煤柱在綜采工作面方面的回收目的。該技術(shù)標(biāo)志著在不斷的創(chuàng)新與實(shí)踐中,煤礦綜采技術(shù)的管理水平正穩(wěn)步邁向成熟。該技術(shù)不僅僅有效地延長了礦井的服務(wù)年限,還提高了回采率。
臺(tái)階回采方式其關(guān)鍵在于正確的支架對接位置與支架安裝數(shù)量。應(yīng)規(guī)定好各個(gè)切眼定位支架以及準(zhǔn)確無誤地計(jì)算巷道斜長和坡度。為了在對接時(shí)給機(jī)尾和整體拖移中部槽打下良好基礎(chǔ),對接處和對接工作面的機(jī)尾須留出六節(jié)不安裝的槽,且在采空區(qū)的一側(cè)要是支架尾部與其貼近,在對支架進(jìn)行安裝時(shí),煤壁的一側(cè)應(yīng)預(yù)留寬度。對于里部工作面的回采時(shí),調(diào)整支架的方法通常是要用絞車?yán)呀?jīng)安裝好的支架,首先對機(jī)尾進(jìn)行調(diào)整,再按照其順序調(diào)整到對接位置。里布工作面的回采應(yīng)在外部切眼對接之前做。上述施工也可以采用單體柱人工拔架的方式進(jìn)行。如果對正在生產(chǎn)中的支架進(jìn)行調(diào)整時(shí),要確保將接觸支架的間隙控制在二百毫米以內(nèi),使用單體柱強(qiáng)行進(jìn)行撥支架或使用調(diào)斜工作面進(jìn)度來進(jìn)行調(diào)整,就能夠完成正常對接。為了防止工作面對接時(shí)無法推過已經(jīng)安裝好的支架、工作面運(yùn)輸機(jī)尾的尺寸過長的情況,須將對接切眼支架向工作面的外側(cè)移動(dòng)。對接時(shí)中部鏈條上下鏈分開,變線中部槽、過渡槽與運(yùn)輸機(jī)尾連成一體,對接時(shí)的切眼斷面的規(guī)格應(yīng)盡量大些。通常的情況下,對二段切眼對接位置的空缺進(jìn)行填補(bǔ)時(shí),需要快速地采用整體拖移機(jī)尾的有效措施,注意不要因子道狹窄而造成設(shè)備的拖拉損壞,應(yīng)充分地做好準(zhǔn)備的工作。
采用邊采邊延的方式來布置不等長綜采工作面??梢岳眯顾铮贿呥M(jìn)行回采一邊進(jìn)行縮面,將軌順外段斷層帶甩掉,采取穩(wěn)妥、積極的方法對不規(guī)則的煤柱進(jìn)行回采。如果我們不適用邊采邊延的方式,而繼續(xù)對泄水巷與軌順交叉點(diǎn)的三個(gè)斷層進(jìn)行回采,那么,會(huì)導(dǎo)致很多危險(xiǎn)因素的發(fā)生,頂板容易破碎,巷道的壓力也會(huì)增加。而且,要是直接拆除工作面,不回采的話,就會(huì)造成外側(cè)邊角煤柱儲(chǔ)量的嚴(yán)重?fù)p失。
通過分析、研究基于復(fù)雜地質(zhì)條件下的工作面,得出文章介紹的方法具有很高的可行性結(jié)論。這些方法為設(shè)計(jì)礦井工作面的工作提供了一些參考,也為城郊煤礦的開采提供了實(shí)用的說明。文章中介紹的方法可以有效提高復(fù)雜地質(zhì)條件下煤炭的回采率。
[1]于曉勇,張躍軍,楊瑞廣,尚贊娣.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法預(yù)測中國的煤炭投資需求[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011(4).