煤礦邊角煤開采技術(shù)的應(yīng)用分析

張寶臣

摘 要：隨著各行業(yè)對(duì)煤炭資源的需求不斷增加，回收邊角煤成為一種必然的趨勢(shì)。在對(duì)邊角煤進(jìn)行開采時(shí)，實(shí)施一套高效合理的技術(shù)措施，能夠?qū)⑦吔敲旱幕厥章曙@著地提高，同時(shí)降低礦井內(nèi)呆滯煤的量。基于此，該文主要針對(duì)煤礦邊角煤開采技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：煤礦 邊角煤 開采技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（c）-0076-02

隨著煤產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，大規(guī)模的機(jī)械化開采技術(shù)的進(jìn)軍，不斷更新的生產(chǎn)方式與正規(guī)的開采布局，使得現(xiàn)有的生產(chǎn)采煤區(qū)殘留下各種小煤柱及殘塊，即邊角煤。此外在進(jìn)入21世紀(jì)后，能源日益緊缺，為了實(shí)現(xiàn)煤礦的可持續(xù)發(fā)展，邊角煤回收成為一項(xiàng)重要的措施。因此，在煤礦開采工作中，應(yīng)從煤礦的實(shí)際特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)采區(qū)邊角煤的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在現(xiàn)有的設(shè)備下，根據(jù)煤礦的地質(zhì)構(gòu)造等對(duì)開采區(qū)邊角煤實(shí)施全方位的開采。

1 實(shí)例概述

某特大型現(xiàn)代化煤礦，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量350萬t，在1993年時(shí)投入生產(chǎn)開采，主采3層煤。目前，生產(chǎn)產(chǎn)區(qū)分為三個(gè)，一采區(qū)、四采區(qū)以及十四采區(qū)，在三個(gè)采區(qū)中四采區(qū)與十四采區(qū)已基本完成開采。在之前的開采中，由于開采技術(shù)有限加上地質(zhì)等因素的影響，有部分區(qū)域形成了一些邊角煤柱，據(jù)估計(jì)采儲(chǔ)量可達(dá)350萬t。在國家實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召下，該礦意識(shí)到邊角煤的開采與回收能夠?yàn)榭沙掷m(xù)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)，且呆滯的邊角煤會(huì)加大以后的開采難度，還有可能以后都無法開采出來，造成資源浪費(fèi)。所以，該礦決定在當(dāng)前的生產(chǎn)系統(tǒng)之下，應(yīng)用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備及工藝，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的開采方式，以停采線調(diào)斜停面、先放頂煤后綜采等方式將邊角煤捎帶采回。由于應(yīng)用新的開采方式能夠?qū)⑦吔敲旱拈_采回收率大大提高，同時(shí)降低呆滯煤的量，并取得良好的回收效果，探索出一套高效合理的安全技術(shù)體系。

2 邊角煤采區(qū)狀況分析

（1）對(duì)頂板與煤層巖性的分析。觀察邊角煤采區(qū)的整個(gè)煤層情況，開采工作面的對(duì)象主要是上下部的3號(hào)煤層。觀察整個(gè)煤層的穩(wěn)定性可知，其賦存狀況比較穩(wěn)定，整個(gè)采區(qū)都不存在開采困難，其指數(shù)表現(xiàn)上位1。位于該采區(qū)的邊角煤煤層厚度在6.08m到6.47m直接，平均厚度達(dá)6.16m。其煤層的傾角度數(shù)位于13°～20°之間，平均傾角達(dá)到16°。整個(gè)煤層的地質(zhì)狀況較好，沒有特別惡劣的地質(zhì)破壞的現(xiàn)象存在，采區(qū)的通風(fēng)設(shè)備以及水土保持等條件都較好，整個(gè)開采過程都比較嚴(yán)謹(jǐn)。（2）對(duì)其區(qū)域狀況進(jìn)行分析。整個(gè)邊角煤采區(qū)的都處在一種較好的狀況之下，邊角煤的煤柱也無偏差的現(xiàn)象存在。在對(duì)其開采的整個(gè)過程中，生產(chǎn)系統(tǒng)相對(duì)比較完整。此外，查看邊角煤的煤儲(chǔ)量，相對(duì)還是比較可觀的。在開采過程中，其中一個(gè)采區(qū)的分段中，邊角煤的儲(chǔ)量尤為豐富。該地段的邊角煤所處的地質(zhì)條件較好，且地段表現(xiàn)完整。所以，開采該區(qū)域的邊角煤，可行性更大。此外，放眼整個(gè)煤礦發(fā)展，為了盡可能地將煤礦的服務(wù)年限延長，使煤礦的存量達(dá)到最大化，在綜合開采邊角煤的基礎(chǔ)之上，應(yīng)該不斷提升整個(gè)煤礦開采量，進(jìn)一步增強(qiáng)煤礦企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 邊角煤開采技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 開采原則

（1）充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)，減少投入，確保生產(chǎn)安全進(jìn)行，同時(shí)做到集中管理和生產(chǎn)邊角煤。（2）新作面的開切眼可能會(huì)使周邊產(chǎn)生出以后都無法開采的塊段，應(yīng)先對(duì)邊角煤進(jìn)行開采，再進(jìn)行正規(guī)工作面的回采。（3）在開采前進(jìn)行充分的調(diào)研工作，根據(jù)不同邊角煤的特點(diǎn)與賦存的狀況，擬定科學(xué)合理的開采技術(shù)方案。（4）工作面的設(shè)置可根據(jù)不同的情況進(jìn)行設(shè)置，但應(yīng)盡可能地提高煤資源的回收率。（5）在開采過程中，由于搬加移面比較頻繁，還可能隨時(shí)添減設(shè)備，因此對(duì)于工作面的配套設(shè)備，要輕便、靈活，易于搬運(yùn)。

3.2 設(shè)備的選型

在對(duì)頂板和煤層的情況進(jìn)行分析后，將該工作面的采煤方法定位走向長壁綜采放頂煤一次采全高，對(duì)頂板采取完全垮落法進(jìn)行管理。依據(jù)礦井多年的開采經(jīng)驗(yàn)，將采高定位2.8m，放煤步距定位0.8m，即一刀一放的放煤工藝。目前，對(duì)于邊角煤的開采，國內(nèi)已有豐富的經(jīng)驗(yàn)，比較常見技術(shù)為“輕放”技術(shù)?！拜p放”技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較多，如重量較輕、設(shè)備投資偏少、支架體積較小、勞動(dòng)強(qiáng)度比較低以及安全性較高等。由于該區(qū)域的邊角煤的工作面煤層較厚，且屬于矩形塊段，為了用最短的時(shí)間將煤炭資源回收，同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，且確保整個(gè)開采過程安全實(shí)施的前提下，所以該礦選擇的裝備是“九五”攻關(guān)設(shè)備。設(shè)備的型號(hào)及名稱為ZTF6500/19/32型液壓支架、SGZ1000/1050 型前部刮板輸送機(jī) 、SL300（AC）型采煤機(jī)、SZZ1000/400型轉(zhuǎn)載機(jī)、DTL100/100/3×200型膠帶輸送機(jī)等相關(guān)機(jī)器。在回采期間，通過一次增加設(shè)備完成工作面的延長工作，使回工作能在較短的時(shí)間內(nèi)完成，從而獲得比較滿意的效益。

3.3 巷道的布置

在該邊角煤開采區(qū)，其工作面的開采將采取綜放工作面的生產(chǎn)系統(tǒng)。首先是將工作面上的切眼導(dǎo)硐上段、順槽等一些巷道掘出，然后再將切眼等鑿出，由此構(gòu)成工作面的回風(fēng)系統(tǒng)和煤流運(yùn)輸。其次將由西翼七中將進(jìn)風(fēng)通道和聯(lián)絡(luò)巷安裝好后，即可與工作面軌道的順槽相聯(lián)，從而構(gòu)成工作面的輔助運(yùn)輸與進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)于采面的回采順序，一般是對(duì)西工作面先進(jìn)行開采，再對(duì)邊角煤的工作面進(jìn)行回采。通過該接續(xù)安排與巷道布置，能夠?qū)⑾锏赖木蜻M(jìn)量減少，同時(shí)又能將區(qū)域內(nèi)的全部設(shè)備運(yùn)用充分完全。此外，在邊角煤的開采過程中添減支架是其中一項(xiàng)必不可少的工序。為了讓此項(xiàng)工序更加方便且快速，通?？梢詫⒒夭上锏郎系墓ぷ髅嬖O(shè)計(jì)成不規(guī)則或是不等長的臺(tái)階狀變化，同時(shí)將皮帶順槽盡可能地設(shè)置成直線布置。此外在端頭不設(shè)支架，對(duì)于過渡支架應(yīng)盡可能取消，這樣不僅安放撤走支架比較方便、靈活，而且對(duì)于膠帶輸送機(jī)的布置以及皮帶順槽內(nèi)轉(zhuǎn)載機(jī)的布置也更有利。

3.4 調(diào)面的措施

當(dāng)邊角煤工作面回采開始時(shí)，起初的工作就是找到工作面刮板運(yùn)輸機(jī)，可通過一個(gè)大斜刀找到。其次就是可以分別從距機(jī)尾1/3、1/2、2/3處定線，推進(jìn)方式可采取只進(jìn)機(jī)尾但不進(jìn)機(jī)頭的方式進(jìn)行。將以上工作進(jìn)行幾個(gè)循環(huán)之后，依現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定，看調(diào)面是否需要采取進(jìn)半峒機(jī)頭兩峒機(jī)尾的方式推進(jìn)一個(gè)循環(huán)，之后再采用上面的方法繼續(xù)進(jìn)行調(diào)面。需要注意的是，整個(gè)調(diào)面的過程是否需要采用大斜刀調(diào)面，是依據(jù)支架的拉移情況以及運(yùn)輸機(jī)的移動(dòng)方向而定的，以避免支架出現(xiàn)咬架或是擠架的情況。

3.5 調(diào)面期間的工作面運(yùn)輸機(jī)的控制

當(dāng)推進(jìn)工作面調(diào)面時(shí)，工作面的傾斜長度也隨之減小，需將其中一部分的運(yùn)輸機(jī)溜槽撤出。在生產(chǎn)中，必須保證運(yùn)輸順槽內(nèi)轉(zhuǎn)載機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的合適搭接長度，才能夠確保運(yùn)輸機(jī)能夠準(zhǔn)確及時(shí)的朝機(jī)尾的方向移動(dòng)。當(dāng)運(yùn)輸機(jī)上移量比較小時(shí)，而導(dǎo)致卸煤寬度也小時(shí)，為了促使往機(jī)尾移動(dòng)，采用了單向推移方式，即單向的每刀從機(jī)頭向機(jī)尾方向移送運(yùn)輸?shù)?，采用每刀從機(jī)頭向機(jī)尾方向推移運(yùn)輸機(jī)的單向推移方式，促使運(yùn)輸機(jī)往機(jī)尾移動(dòng)；為了保證運(yùn)輸機(jī)不拉循環(huán)媒并且能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)為了避免運(yùn)輸機(jī)上移量過大，避免造成運(yùn)輸機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)之間的距離過大，超過正常搭接長度，則采用了單體液壓支柱下移運(yùn)輸機(jī)的方式。在進(jìn)行單體液壓支柱下移運(yùn)輸機(jī)操作時(shí)，首先在移架時(shí)要留1組液壓支架少移半炯進(jìn)尺在每10組液壓支架之間，同時(shí)不使運(yùn)輸機(jī)發(fā)生移位。除去拖后的液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的連接銷子，然后要收回千斤頂，同時(shí)單體液壓支柱的一端頂在支架下側(cè)運(yùn)輸機(jī)溜槽11的肩窩處，液壓支柱的另一端則需要頂在拖后液壓支架的底座箱側(cè)；中一體液壓支柱采用的是從機(jī)尾向機(jī)頭推進(jìn)運(yùn)輸機(jī)，進(jìn)行對(duì)單體液壓支柱供液，從而促使運(yùn)輸機(jī)下移的支架操作網(wǎng)遠(yuǎn)距離供液方式。在運(yùn)輸機(jī)推移結(jié)束后，要拆除所有的單體液壓支柱，對(duì)于拖后的液壓支架進(jìn)行插板以及尾梁前移，使得進(jìn)尺足夠并且保證連接銷子插好。若后部運(yùn)輸和工作面前下滑上竄不同時(shí)進(jìn)行，則應(yīng)當(dāng)采用單向拉移的方式調(diào)整后部運(yùn)輸機(jī)，并且應(yīng)當(dāng)以前部運(yùn)輸機(jī)為準(zhǔn)。

3.6 撤除液壓支架

為了使得工作面由面內(nèi)逐漸上移到軌道順槽內(nèi)，從132#移動(dòng)到134#架，需要調(diào)面以及很好的控制運(yùn)輸機(jī)。在通過采用輔助拉移裝置使得順利進(jìn)入順槽的液壓支架進(jìn)行前移之前，需要由現(xiàn)場(chǎng)情況來適時(shí)的撤除運(yùn)輸機(jī)溜槽。軌順進(jìn)尺是51m，運(yùn)順進(jìn)尺是3.5m，而工作面生產(chǎn)4人后。134#架移動(dòng)量是4.8m，當(dāng)134#架從軌順側(cè)煤壁以里0.3m移動(dòng)到距軌順不采側(cè)煤壁0.3m時(shí)。在進(jìn)行全礦停產(chǎn)檢修期間，使132#、133#、134#三組液壓支架被順利的撤除，同時(shí)工作面的回采階段正常進(jìn)行。

3.7 回采期間采用的手段

我礦為了使工作面的順利進(jìn)行得到保障，同時(shí)結(jié)合我礦豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并且依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所面臨的具體問題，決定采取以下的措施：（1）及時(shí)的整改供液管的漏液現(xiàn)象，及時(shí)更換損壞的漏夜立柱安全閥，嚴(yán)格保障支架接頂?shù)膰?yán)實(shí)強(qiáng)度，使之達(dá)到初撐力的標(biāo)準(zhǔn)，支架要求始終處在良好的狀態(tài)之下。進(jìn)行工作面頂板的嚴(yán)格管理，拉移支架必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。（2）保證支架活柱有充分的伸縮量，當(dāng)面臨工作面壓力異常時(shí)，推進(jìn)速度必須要快，同時(shí)采高要得到合理的控制，對(duì)工作面的支護(hù)強(qiáng)度也要進(jìn)行加強(qiáng)。（3）在面對(duì)過老巷的情況時(shí)，應(yīng)提前做好準(zhǔn)備工作，盡可能的使工作面不出現(xiàn)冒頂、初撐力不足以及頂板破碎等不良情況，應(yīng)事先創(chuàng)造良好的過老巷條件。（4）通過對(duì)支架初撐力工作阻力分布、工作面巷道“十字”測(cè)點(diǎn)圍巖變化、巷道頂?shù)装寮皟蓭蛧鷰r變形以及工作面周期來壓前后對(duì)照等工作的相關(guān)展示圖、表的研究分析，了解工作面巷道圍巖變形的影響程度，從而及時(shí)的加強(qiáng)超前支護(hù)、采取打卸壓孔等措施，保證工作面生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

4 結(jié)語

總之，在開采邊角煤時(shí)可以從兩個(gè)方面來進(jìn)行。一是應(yīng)盡量利用現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)，在開采前進(jìn)行充足的調(diào)研，針對(duì)不同邊角煤的特點(diǎn)與賦存的狀況，在技術(shù)可行且安全性高的條件下，擬定科學(xué)合理的技術(shù)方案，確保資源高效回收。二是采用綜放回采工藝。該方式安全經(jīng)濟(jì)且優(yōu)質(zhì)高效，不僅能夠增加邊角煤的回收率，而且能夠降低工人的工作強(qiáng)度。在綜放回采上，若邊角煤技術(shù)能夠獲得整體的突破，那獲得收益將會(huì)更可觀。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈永祥，徐金海.邊角煤的高效短壁開采實(shí)踐研究[J].能源技術(shù)與管理，2007（1）：14-16.

[2] 葉根喜，姜福興，劉鵬亮，等.邊角煤高回收率高效開采工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（7）：655-659.

[3] 李振安，劉寶月，于德磊.邊角煤開采技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].煤炭現(xiàn)代化，2009（4）：23-24.

[4] 郭志偉，王洪存，褚紅偉.淺談鄧家莊煤礦邊角煤開采方法[J].山東煤炭科技，2011（4）：147-148.