東曲煤礦18404工作面采煤工藝參數(shù)分析

胡麗偉

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司東曲煤礦，山西 太原 030299)

0 引言

隨著綜采工作面裝備水平的不斷提高，選擇采煤工藝參數(shù)意義更加重大。不僅要按煤層賦存變化選擇采煤機(jī)采高、循環(huán)進(jìn)尺、裝機(jī)功率，還要對(duì)刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度、輸送能力，涉及頂板管理的液壓支架高度等做出選擇。本文以東曲煤礦四采區(qū)工作面為例，介紹了工作面布置、設(shè)備選型方法等，經(jīng)實(shí)踐證明在生產(chǎn)中取得了良好效果。

1 采區(qū)概況

東曲煤礦四采區(qū)位于973水平的東翼，北部和西部以羊圈港斷層F15(H=5～40)為邊界，南部和東部以王龍斷層F5(H=10～40)為邊界，北部和東部為東運(yùn)輸大巷，南部和西部為西運(yùn)輸大巷。四采區(qū)走向最大長(zhǎng)度約1 900 m，傾向最大長(zhǎng)度約1 140 m，采區(qū)面積約為2.34 km2。

18404工作面8#煤層屬上石炭統(tǒng)太原組煤層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層厚度變化不大，有一至二層夾矸，屬于比較穩(wěn)定的煤層。煤層總厚度為3.20～4.20 m，平均3.75 m，煤層傾角為3°～8°，平均5°。8#上煤厚約0.6 m，8#煤厚3.0～3.5 m，局部位置有8#煤與8#上煤的分叉，夾矸厚約0.2～1.95 m。當(dāng)8#煤與8#上煤合并時(shí)，工作面沿8#上煤施工；當(dāng)8#煤與8#上煤分叉時(shí)，工作面沿8#煤施工。8#煤剩余可采儲(chǔ)量為350萬t，9#煤剩余可采儲(chǔ)量為604萬t，服務(wù)年限7.3 a。該工作面地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育，構(gòu)造附近煤層松軟，節(jié)理發(fā)育，較破碎，裂隙較發(fā)育，易冒落，沿8#煤層掘進(jìn)時(shí)，在掘進(jìn)中應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施，加強(qiáng)頂板管理，確保安全生產(chǎn)。

2 采煤工藝

2.1 初采工藝

根據(jù)四采區(qū)8#煤的煤層與頂板條件，18404工作面初采時(shí)的支護(hù)及其他工藝與正?；夭蓵r(shí)一致，需施工預(yù)留切眼頂板預(yù)裂炮眼，采取初采放頂措施。施工完畢后用黃泥封孔，并用紅色油漆對(duì)其位置進(jìn)行標(biāo)定。

炮眼位置如圖1所示，距切眼煤幫側(cè)1 200 mm，炮眼間距為1 500 mm，排距為500 mm，工作面分4段爆破，每段30 m，間距為38 m，每段施工炮眼22個(gè)；炮眼長(zhǎng)度為2.5 m，傾角75°，如圖1所示。

圖1 頂板預(yù)裂炮眼布置圖

當(dāng)工作面推進(jìn)3～4個(gè)循環(huán)時(shí)，支架切頂線距離落山幫約3 m后，隊(duì)組進(jìn)行頂板預(yù)裂爆破。

2.2 過構(gòu)造工藝

回采工作面過構(gòu)造時(shí)按照構(gòu)造的物理性質(zhì)采取不同的方法。當(dāng)構(gòu)造處巖石層較薄或者較為松軟時(shí)，需要采用采煤機(jī)直接截割法通過，其施工工藝與回采工藝相同。為了減小工作面構(gòu)造斷面并保證采煤機(jī)正常通過，工作面斷層處應(yīng)適當(dāng)降低采高，但要確保采高必須順利過渡，杜絕出現(xiàn)支架明顯錯(cuò)差、倒架、咬架現(xiàn)象。過構(gòu)造期間，采用追機(jī)移溜，拉架，當(dāng)頂板破碎時(shí)，可采取割一架拉一架的方式支護(hù)頂板[4]。當(dāng)構(gòu)造處巖石層變厚或者較硬時(shí)，采用打眼放炮、采煤機(jī)割裝松散巖石的方法通過。施工工藝：打眼→裝藥→封孔→聯(lián)線→爆破→出渣→割煤[5]。

2.3 收尾工藝

當(dāng)工作面推進(jìn)距離停采線30 m時(shí)，開始準(zhǔn)備收尾工作，收尾分為鋪網(wǎng)和擴(kuò)循環(huán)2部分。

鋪網(wǎng)采用采煤機(jī)割煤分段鋪設(shè)的方法進(jìn)行，傾斜沿工作面至兩端頭并下垂至底板，走向沿工作面推進(jìn)方向，待金屬網(wǎng)壓入落山1 m，進(jìn)行擴(kuò)循環(huán)，煤壁側(cè)金屬網(wǎng)垂至底板。

擴(kuò)循環(huán)隨工作面推進(jìn)，待第一道網(wǎng)壓入落山1 m后，開始擴(kuò)循環(huán)。用采煤機(jī)分段割煤上插梁，擴(kuò)完循環(huán)后保證通道凈寬為2.8 m，凈高為3.5 m。

3 工作面采高確定依據(jù)及停采線確定依據(jù)

18404工作面煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層厚度變化不大，有一到兩層夾矸，屬較穩(wěn)定煤層。8#與8#上煤有分叉現(xiàn)象，8#上煤厚約0.6 m，8#煤厚3.2～4.2 m，煤層合并處平均厚約3.85 m；煤層分叉處煤厚平均約3.25 m。夾矸厚約0.2～1.95 m，工作面采高暫定為煤層分叉處3.25 m，實(shí)際回采過程中根據(jù)夾矸厚度調(diào)整采高，煤層合并處采高定為3.85 m。如夾矸厚度小于0.8 m，同時(shí)回采8#上煤與8#煤。根據(jù)采區(qū)巷道位置及保護(hù)煤柱限定，將停采線確定在采區(qū)巷道保護(hù)煤柱線附近。

4 工作面設(shè)備選型

4.1 采煤機(jī)選型

選型原則：合理選擇采煤機(jī)采高、截深、功率等主要參數(shù)是選型的重要因素，特殊的地質(zhì)條件也是采煤機(jī)選型的重要因素之一，同時(shí)各參數(shù)均應(yīng)滿足生產(chǎn)能力的要求。

采高選擇：采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度M的變化范圍相適應(yīng)，由于浮煤和頂板下沉的影響，工作面的實(shí)際高度會(huì)在開采過程中變小，為保證采煤機(jī)能夠正常工作，采高Ht與煤層厚度M應(yīng)保持下列關(guān)系

Htmin=Mmin/(1.1～1.2)=3.2/(1.1～1.2)=2.6～2.9

Htmax=Mmax/(0.9～0.95)=4.2/(0.9～0.95)=4.42～4.6

截深選擇：煤厚，煤層硬度，頂板巖石的特性以及支架移架步距等都會(huì)影響采煤機(jī)截深的選取。高產(chǎn)高效工作面均采用現(xiàn)代化的大型設(shè)備，采煤機(jī)的截深和步距應(yīng)保證工作面盡可能地循環(huán)產(chǎn)量，初步設(shè)計(jì)選定為800 mm。

牽引速度：Vg=Qs/(60MBKγ)

裝機(jī)功率：N=60BMVHw/3.6

采煤機(jī)選型：據(jù)上述公式計(jì)算，選擇MG400/920-WD型交流電牽引采煤機(jī)，可以滿足生產(chǎn)要求。

采煤機(jī)參數(shù)：采高范圍,2～4.2 m；適應(yīng)煤層傾角，≤16°；煤質(zhì)硬度，硬或中硬；機(jī)面高度，1 530 mm；滾筒截深，800 mm；長(zhǎng)(兩滾筒中心水平中心距)×寬×高，12.17 m×2.32 m×1.53 m；搖臂擺角(上擺角度/下擺角,(°)，42.5/22.5；截割電機(jī)(功率/電壓/冷卻方式)，2×400 kW/1140 V/水套冷卻；搖臂長(zhǎng)度，2 403 mm；牽引電機(jī)(功率/電壓/冷卻形式/轉(zhuǎn)速)，2×50 kW/380 V/水冷/0-1 472～2 455 r/min；牽引力，645 kN；牽引速度，0～8.35～13.8 m/min；牽引形式，交流變頻調(diào)速、銷軌式牽引；調(diào)高電機(jī)(功率/電壓)，18.5 kW/1 140 V。

4.2 刮板輸送機(jī)選型

選型原則：刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)大于采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力，一般取1.2倍；鏈條數(shù)目受刮板鏈的負(fù)荷影響，并根據(jù)煤質(zhì)的硬度確定鏈子的結(jié)構(gòu)型式；短機(jī)頭和短機(jī)尾是優(yōu)先選用的設(shè)備；應(yīng)滿足采煤機(jī)的配合要求[6]。

確定刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力：

工作面輸送機(jī)運(yùn)輸能力Qb1=KcKyKsQH

根據(jù)工作面生產(chǎn)能力確定的輸送機(jī)能力

Qb2=Qaf/(hk)

確定刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度：設(shè)計(jì)工作面長(zhǎng)度為229.5 m，刮板輸送機(jī)的出廠長(zhǎng)度必須滿足工作面的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，才能滿足生產(chǎn)的要求。

確定刮板輸送機(jī)功率：

N1=KaKbLV[q0(f1cosα-sinα)+2qf2cosα]/102Kd

將數(shù)據(jù)代入公式N=546 kW。

刮板輸送機(jī)選型：根據(jù)計(jì)算，SGZ800/800型刮板輸送機(jī)，可滿足工作面生產(chǎn)要求。

刮板輸送機(jī)參數(shù)：設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，230 m；輸送能力，1 500 t/h；裝機(jī)功率，2×400 kW；刮板鏈速度，1.31 m/s；刮板鏈型式，中雙鏈；刮板鏈規(guī)格，34×126-D；電機(jī)(雙速)型號(hào)，YBSD2-400/200-4/8G；電機(jī)額定電壓，3 300 V；減速器(型號(hào)/傳動(dòng)比/冷卻方式)，37JS/00/1：38.25/水冷；中部槽(規(guī)格/槽間連接形式/中部槽結(jié)構(gòu)形式)，1 503 mm×800 mm×308 mm/啞。

5 結(jié)語

通過對(duì)東曲煤礦四采區(qū)的煤層賦存特點(diǎn)及其煤礦開采過程中存在安全問題的研究，根據(jù)采區(qū)巷道位置及保護(hù)煤柱限定，確定工作面采高以及停采線。根據(jù)工作面的地質(zhì)條件提出選擇采煤機(jī)、輸送機(jī)參數(shù)方法及結(jié)果，保障了工作面合理生產(chǎn)。