新疆賽爾能源有限公司三礦中厚煤層采煤方法的選擇

卞學文

摘 要：采煤方法及采煤工藝的選擇是否合理，直接影響到整個礦井的生產(chǎn)安全和各項技術(shù)經(jīng)濟指標。文章結(jié)合新疆賽爾能源有限公司三礦礦井各方面的因素，對中厚煤層的采煤方法進行了分析與探討，經(jīng)過現(xiàn)場實踐，取得了較好的生產(chǎn)實踐效果，以供同行交流與借鑒。

關鍵詞：中厚煤層；采煤方法；安全；高效

中圖分類號：TD823.25 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0170-01

1 礦井概況

徐礦集團新疆賽爾能源有限公司三礦位于新疆維吾爾自治區(qū)和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮(zhèn)西北約8 km處，本礦是自治區(qū)“十五”規(guī)劃改擴建礦井，規(guī)劃生產(chǎn)能力0.15 Mt/a，現(xiàn)擬將該礦井由現(xiàn)0.15 Mt/a規(guī)模改擴建成0.45 Mt/a規(guī)模的礦井。全礦井主要可采煤層3層，分別為下侏羅統(tǒng)八道灣組上段的A3、A4、A7煤層，其中A3煤層厚度0.97～4.46 m，平均3.05 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單～復雜，夾矸3～4層。A4煤層兩級厚度1.41～4.09 m，平均2.67 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單～較簡單，夾矸1～2層，夾矸以炭質(zhì)泥巖為主，次為泥巖。A7煤層兩極厚度0～1.97 m，平均1.61 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單～復雜，夾矸一層，夾矸以泥巖為主。A3號煤層頂板為灰-深灰色砂質(zhì)泥巖，為易冒落的頂板（I類）；A4號煤層頂板為灰色砂質(zhì)泥巖，為易冒落的頂板（I類）；A7號煤層頂板為灰色砂質(zhì)泥巖；煤層為中等冒落的頂板（II類）。井田內(nèi)瓦斯含量低，各煤層煤塵均有爆炸性，井田內(nèi)主要煤層A3、A4、A7煤層均為易自燃和很易自燃的煤層。

2 采煤工藝的選擇原則

根據(jù)井田內(nèi)煤層的賦存條件和開采技術(shù)條件，選擇采煤工藝時主要考慮了以下原則：

①與煤層條件相適應，有利于提高工作面單產(chǎn)，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)的集中化，以達到礦井高產(chǎn)高效的目的；②依靠科技進步，采用新技術(shù)、新工藝、新設備、新材料，提高采煤機械化水平，降低工人勞動強度；③簡化采煤工藝，減少運輸環(huán)節(jié)，降低巷道掘進率，采區(qū)巷道盡可能全煤巷布置；④保證礦井安全生產(chǎn)，有效地防止煤層自然發(fā)火和其它災害，為工人創(chuàng)造較舒適的井下工作條件；⑤提高資源回收率，減少資源損失。

3 采煤方法的選擇

根據(jù)上述原則及投產(chǎn)一采區(qū)的開采技術(shù)條件，結(jié)合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》，考慮到煤礦生產(chǎn)技術(shù)和管理水平，礦井采煤方法可選擇走向長壁炮采、走向長壁高檔普采、走向長壁綜采采煤方法。礦井目前采用采煤方法為走向長壁炮采煤方法，該采煤法工作面工作條件較差，機械設備少，用人較多，效率低下，工人勞動強度大且管理難度大，安全保障有困難。走向長壁綜采采煤法雖然一個工作面能達到設計產(chǎn)量，但也存在設備投資高、產(chǎn)量和設備能力不匹配等缺點。走向長壁高檔普采工作面具有投資少，設備能力和產(chǎn)量相匹配等優(yōu)點。初步確定工作面采煤方法為走向長壁高檔普采采煤法，根據(jù)所選擇的支護設備不同，對該礦井主要開采的A3、A4、A7中厚煤層提出以下兩種采煤方法進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

3.1 方案一：走向長壁單體液壓支柱高檔普通機械化采

煤法

工作面支護采用DZ25-25/100型單體液壓支柱配HDJA-

1200金屬鉸接頂梁，工作面端頭支護采用DZ25-25/100型單體液壓支柱配HDJS-1000型雙楔梁，四對八梁支護；工作面超前支護采用單體液壓支柱（DZ25-25/100）配HDJS-1000型雙楔梁。工作面選用MG160/375-W型采煤機開幫落煤，運輸配備1臺SZZ-630/2×110型刮板輸送機，投產(chǎn)工作面布置在A4煤層西翼一區(qū)段，投產(chǎn)工作面煤層平均厚度為1.88 m，工作面長118 m，每天5個循環(huán)，循環(huán)進度1.2 m，工作面生產(chǎn)能力為0.44 Mt/a，礦井裝備一個走向長壁高檔普通機械化采煤工作面就可達到設計能力。

對于東翼A4煤層，煤層由于夾矸變厚分為兩個分層，夾矸厚度為0.39～1.56 m，平均0.9 m，煤層上分層厚度為1.04～1.48 m，大部分厚度1.3 m，煤層下分層厚度為2.05～2.61 m，大部分煤層厚度2.6 m。因此對A4東翼煤層進行分層開采，對于上分層選擇DZ16-30/100單體液壓支柱配HDJA-1200金屬鉸接頂梁進行工作面支護，爆破落煤；對于下分層采用DZ28-25/100型單體液壓支柱配HDJA-1200金屬鉸接頂梁進行工作面支護，采煤機割煤。對于A7煤層厚度為1.07～1.97 m，大部分平均厚度1.61 m、可選擇DZ16-30/100單體液壓支柱配HDJA-1200金屬鉸接頂梁進行工作面支護，采煤機割煤；對于A3煤層由于煤層之間夾矸較厚，劃分為兩個分層，上分層煤層厚度為2.3～3.49 m，大部分平均厚度2.8 m，下分層煤層厚度為0.19～0.77 m，大部分平均厚度0.5 m，由于下分層煤層薄且夾矸較多，無法開采，因此A3煤層只采上分層，上分層采煤方法為：采用DZ31-18/100型單體液壓支柱配HDJA-1200金屬鉸接頂梁進行工作面支護，采煤機割煤。

3.2 方案二：走向長壁懸移支架高檔普通機械化采煤法

工作面支護采用2L/1200/10/30/jc懸移頂梁液壓支架進行支護，工作面端頭支護采用DZ25-25/100型單體液壓支柱配HDJS-1000型雙楔梁，四對八梁支護；工作面超前支護采用單體液壓支柱（DZ25-25/100）配HDJS-1000型雙楔梁。工作面選用MG160/375-W型采煤機開幫落煤，運輸配備1臺SZZ-630/2×110型刮板輸送機，采高為1.4～3.2 m，投產(chǎn)工作面長118 m，每天6個循環(huán)，循環(huán)進度0.6 m，工作面生產(chǎn)能力為0.465 Mt/a。

4 方案的優(yōu)缺點比較

4.1 方案一的優(yōu)點

①工作面設備投資較方案二低；②該井田煤層厚度變化不大，開采三層煤層厚度差距不大，單體頂梁液壓支柱成本較低，開采過程中根據(jù)實際情況更換支架較方便；③對生產(chǎn)工人的技術(shù)水平要求較低；④由于開采煤層含夾矸較多，可利用單體液壓支柱進行分層開采。減少了矸石率。

4.2 方案一的缺點

①機械化程度較低；②對煤層厚度變化適應性差。當煤層厚度超過支柱的最大可采高度時，只能采用分層開采或者丟煤，造成工作面掘進成本加大，降低了工作面回采率；③支柱、掛梁勞動強度高，所需人數(shù)多，工序復雜，循環(huán)進度慢；④支柱控頂面積大，穩(wěn)定性差。

4.3 方案二的優(yōu)點

①支架控頂面積小，穩(wěn)定好；②機械化程度高；③工作面支架、移架所需人數(shù)少，工序簡單，循環(huán)進度快；④對煤層變化適應性強，對于薄及中厚煤層可一次性采全高，對厚煤層可采用放頂煤方式開采，降低了工作面掘進成本，提高了工作面回采率。

4.4 方案二的缺點

①工作面設備投資較方案一高；②對生產(chǎn)工人的技術(shù)水平要求較高；③由于煤層之間夾矸較多，并且較厚，采用放頂煤一次采全高，煤層含矸率較高。

5 結(jié) 語

通過技術(shù)和經(jīng)濟比較，在經(jīng)濟上，方案一較方案二投資低187萬元，但由該礦井煤層厚度變化范圍較大，從技術(shù)上看，兩種采煤方法都是合理的；但由于該礦井地處西北邊陲，市場主要供應熱電廠和民用煤，市場價格對煤質(zhì)的含矸率比較敏感。根據(jù)礦井設計生產(chǎn)能力和煤層開采技術(shù)條件，充分考慮業(yè)主對走向長壁單體液壓支柱高檔普通機械化采煤方法已熟練掌握，經(jīng)綜合考慮各方面因素后，設計推薦采用方案一：走向長壁單體液壓支柱高檔普通機械化采煤法。

參考文獻：

[1] 孟憲銳，吳昊天，王國斌.我國厚煤層采煤技術(shù)的發(fā)展及采煤方法的選擇[J].煤炭工程，2014，（10）.