東溝聯(lián)辦煤礦11306工作面采煤工藝選擇與分析

姜俊博

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

1 前言

我國(guó)從1974年引進(jìn)綜采設(shè)備后,通過(guò)吸收、完善和改進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，綜合機(jī)械化開(kāi)采水平大幅提高,礦井安全與裝備水平都有所改善，而且在神華集團(tuán)的大柳塔礦、補(bǔ)連塔礦及山西晉城煤業(yè)集團(tuán)公司寺河礦等煤礦已有成功實(shí)踐。合理的采煤方法及采煤工藝是建設(shè)一個(gè)高產(chǎn)高效礦井的前提，它不但可以滿足礦井的生產(chǎn)能力，而且可以對(duì)礦井的安全高效開(kāi)采有重大影響。影響采煤方法及采煤工藝的因素很多，主要有礦井地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況、煤層的埋深、煤層的厚度、煤層的硬度、頂?shù)装鍡l件及礦井生產(chǎn)能力等。

2 工程概況

東溝聯(lián)辦煤礦11306綜采工作面所在煤層為3#煤層，位于礦井輔助運(yùn)輸大巷以北，東鄰11304面，北為井田邊界，南為礦井輔助運(yùn)輸大巷，西為11308綜采預(yù)備面回風(fēng)巷。11306工作面長(zhǎng)181m，布置長(zhǎng)度平均2688m，推進(jìn)長(zhǎng)度2500m，煤層傾角1°-3°。煤層厚度平均3.6m，設(shè)計(jì)采高3.6m。

11306綜采工作面所屬煤層為單一穩(wěn)定可采煤層，煤層偏上部有一層夾矸，厚度為0.4～0.6m，煤層傾角30～10，沿工作面回采方向，煤層整體正坡推進(jìn)，局部呈現(xiàn)波狀起伏狀態(tài)。采掘?qū)游黄骄汉?.6m(包括夾矸)，煤層的頂板以細(xì)砂巖為主，中粒砂巖次之，個(gè)別粉砂巖，厚度0.5～6.2米，煤層的底板以砂質(zhì)泥巖為主，個(gè)別細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，厚度1.53～7.71米。本工作面煤層瓦斯含量低，屬低沼氣礦井。本井田煤塵具有爆炸危險(xiǎn)，煤塵屬易爆及較易自燃煤層，發(fā)火期在6個(gè)月左右。

3 采煤方法及采煤工藝的確定

根據(jù)對(duì)地質(zhì)資料的分析，11306工作面決定采用傾斜(仰斜)長(zhǎng)壁后退式綜放法，綜合機(jī)械化作業(yè)。

3.1 落煤方式

采煤機(jī)的割煤方式為雙向一次采全高，往返一次割兩刀。由機(jī)頭向機(jī)尾割煤時(shí)，左滾筒順頂板割煤，右滾筒沿底板割煤；由機(jī)尾向機(jī)頭割煤時(shí)，右滾筒沿頂板割煤，左滾筒沿底板割煤，往返一次割兩刀。當(dāng)夾石厚度超過(guò)0.4m時(shí)，采用單向割刀，往返一次割一刀，由機(jī)尾向機(jī)頭割腦刀，機(jī)頭向機(jī)尾割底刀。

3.2 裝煤方式

采煤機(jī)是由一個(gè)螺旋滾筒螺旋葉片在表面上。采煤機(jī)滾筒葉片下的切割煤壁將被拋給刮板進(jìn)行輸送。

3.3 運(yùn)煤方式

采煤機(jī)利用滾筒將煤裝在刮板輸送機(jī)溜槽上，然后經(jīng)刮板輸送機(jī)運(yùn)送至機(jī)頭，卸在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾溜槽內(nèi)，經(jīng)破碎機(jī)破碎后通過(guò)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)裝在可伸縮膠帶機(jī)上運(yùn)出。

3.4 支護(hù)方式

3.4.1 頂板管理方式

本工作面采用全部垮落法管理頂板，采用二柱掩護(hù)式液壓支架支撐工作面頂板，當(dāng)工作面周期來(lái)壓發(fā)生煤壁片幫或頂板漏矸時(shí)帶壓移架。

3.4.2 液壓支架的確定

選型原則和要求：(1)支架的初始支撐力和工作阻力應(yīng)適應(yīng)直頂和老頂巖移動(dòng)的壓力；(2)支架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和支護(hù)特性，要能適應(yīng)和保護(hù)暴露頂板的完整性；(3)支架底座要適應(yīng)底板巖石的抗壓強(qiáng)度；(4)支架支撐高度要與采高或煤層厚度相適應(yīng)。

工作面合理支護(hù)強(qiáng)度：

P=9.81k*h*r，kN/m2，式中：P—工作面合理的支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；h—采高，m；r—直接頂巖層容重2.19～2.42t/m3，取最大值2.42t/m3；k—工作面支柱應(yīng)該支護(hù)的上覆巖層厚度與采高之比，一般為4-8，根據(jù)綜采工作面經(jīng)驗(yàn)取8。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，P=9.81×8×3.6×2.42=683.7kN/m2，工作面選用北方機(jī)械制造有限責(zé)任公司與四維公司生產(chǎn)的ZY8000/19/4000兩柱掩護(hù)式液壓支架進(jìn)行支護(hù)，106臺(tái)，根據(jù)計(jì)算所得，該型號(hào)的支架能夠滿足本工作面頂板支護(hù)的要求。

移架時(shí)，支架到位，與端面的距離應(yīng)保持在416mm。端距太小會(huì)導(dǎo)致采煤機(jī)滾筒截割支持前探梁，過(guò)大則會(huì)造成空頂增大或冒頂。

控頂距：由液壓支架的頂梁長(zhǎng)度(L1)、端面距(L2)及采煤機(jī)的實(shí)際截深(S)決定。本工作面液壓支架的頂梁長(zhǎng)度為4045mm，端面距為416mm，采煤機(jī)的實(shí)際截深為800mm，則：最大控頂距：Lmax=L1+L2+S=4045+416+800=5261mm；最小控頂距：Lmin=L1+L2=4045+416=4461mm；其中：L1-頂梁長(zhǎng)度(4045mm)；L2-端面距(416mm)；S-截深(800mm)。

3.5 回采工藝要求

3.5.1 割煤工藝

11306根據(jù)工作面地質(zhì)條件等控制采用高切煤層的全過(guò)程。雙向切割煤：采煤機(jī)從頭部的刮板輸送機(jī)切到刮板輸送機(jī)，刮板鏈輸送機(jī)切到頭部的刮板輸送機(jī)頭各一刀。單向割刀：即采煤機(jī)從機(jī)尾向機(jī)頭割腦刀，從機(jī)頭向機(jī)尾割底刀，往返一次割一刀。進(jìn)料端斜切進(jìn)刀，分為頭、尾兩端斜切進(jìn)刀方式，現(xiàn)在在采煤機(jī)刮板輸送機(jī)飼料，例如：

采煤機(jī)割煤刮板輸送機(jī)尾后，完成刮板槽變?yōu)闇蟛擅簷C(jī)截割煤刮板輸送機(jī)的尾部，左滾筒落下并返回到刮板輸送機(jī)的彎曲段的斜切割和進(jìn)料，并液壓支架的采煤機(jī)和機(jī)架的移架；直到采煤機(jī)走彎段的刮板輸送機(jī)停止?fàn)恳?。然后，沿刮板輸送機(jī)的過(guò)程中，沿直線方向依次推送；采煤機(jī)右滾輪，上升同時(shí)離開(kāi)滾筒，啟動(dòng)采煤機(jī)牽引沿機(jī)方向的截割三角煤采煤機(jī)降落左滾筒升起右滾筒機(jī)機(jī)頭方向正常切割煤，采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)側(cè)斜處進(jìn)刀。

3.5.2 進(jìn)刀距離的確定

D=2L采+L運(yùn)彎；式中：D—進(jìn)刀距離，米；L采—采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)，最大長(zhǎng)度為12.701米；L運(yùn)彎—運(yùn)輸機(jī)彎曲段長(zhǎng)度，取18米。把以上數(shù)據(jù)帶入式中，得D=2×12.701+18=43.402(米)，近似地，進(jìn)刀距離取43米。

3.6 工作面主要設(shè)備配備選型

綜采工作面設(shè)備配套應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行：(1)設(shè)備配套生產(chǎn)能力大于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，一般二者之比為1．5～2．0；(2)配套設(shè)備壽命大于工作面設(shè)備壽命；(3)配套設(shè)備可靠性大于工作面設(shè)備可靠性。

工作面設(shè)備的主要性能及其技術(shù)特征如下：

(1)采煤機(jī)采用MG400/930-WD型電牽引采煤機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下：采高范圍2.0-4.0m；供電電壓3300V；滾筒直徑2000mm；滾筒截深800mm；截割速度3.73m/s；機(jī)面高度1575mm；牽引速度12.8m/min.

(2)液壓支架選用ZY8000/19/40型掩護(hù)液壓支架，技術(shù)參數(shù)如下：工作阻力8000kN；支撐高度1900-4000mm；支架中心距1750mm；推移步距900mm；推溜力361kN。

(3)刮板輸送機(jī)選用吉林蛟河煤機(jī)制造有限公司SGZ800/630刮板輸送機(jī)，其主要技術(shù)特征表如下：鏈速1.12m/s；輸送量1350t/h；電機(jī)功率2×315kW；供電電壓1140V；直接卸載的卸載方式；中雙鏈型式刮板鏈。

3.7 端頭支護(hù)要求

由于該工作面不配置端頭支架，故在工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽端頭處采取如下維護(hù)措施。

3.7.1 運(yùn)輸順槽端頭支護(hù)

(1)每天檢修班在轉(zhuǎn)載機(jī)尾距尾輪罩0.3m距1#架0.8m按柱距0.7m，排距0.8m支設(shè)單體液壓帶帽點(diǎn)柱二排，最后一排不得超過(guò)切頂線。

(2)生產(chǎn)班隨著工作面的推進(jìn)，每割一刀煤在轉(zhuǎn)載機(jī)尾距尾輪罩0.3m，距1#架0.8m，支設(shè)柱距0.7m一排單體帶帽液壓支柱，直至煤柱幫。當(dāng)所支設(shè)的單體液壓支柱超過(guò)切頂線時(shí)必須及時(shí)回撤。

3.7.2 回風(fēng)順槽端頭支護(hù)

(1)每天檢修班在106#架側(cè)面距側(cè)護(hù)板0.8m，支設(shè)柱距0.7m，排距0.8m，二排單體帶帽液壓支柱，最后一排不得超過(guò)切頂線。

(2)生產(chǎn)班根據(jù)工作面的推進(jìn)度，每割一刀煤，仍按柱距0.7m，排距0.8m，支設(shè)一排單體帶帽液壓支柱，并將最后一排帶帽點(diǎn)柱回撤。

[1] 徐永坅.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[2] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2014.