煤礦井下采煤工藝及采煤技術(shù)的選擇研究

劉貴龍

（大同煤礦集團(tuán)同家梁礦，山西 大同 037003）

煤炭行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，就需要結(jié)合煤礦實(shí)際情況，合理選擇井下采煤工藝和采煤技術(shù)，以便促使開(kāi)采效率得到提升，資源得到節(jié)約，擴(kuò)大整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促使煤礦企業(yè)獲得健康發(fā)展。

1 煤礦概述

1.1 工作面位置

同家梁煤礦8106工作面位于9#層301盤(pán)區(qū)，上覆7#層為8101、8103、8105工作面下方，東部為8104工作面（已采空），南至盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷，西、北部為實(shí)體。如下表1所示。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

8106工作面采至358m位置，進(jìn)入上覆7#層煤柱，煤柱范圍182m。采至354m、385m位置，2106巷分別發(fā)育一條落差為4.5m、1.35m的正斷層，傾角分別為75°、60°。采至441m、580m、661m、742m位置，分別發(fā)育一條1.5m、0.85m、0.3m、2.45m落差的正斷層，傾角分別為65°、70°、65°、80°。2106巷在巷口發(fā)育一條陷落柱，對(duì)生產(chǎn)無(wú)影響。

表1 工作面位置及井上下關(guān)系表

1.3 含水層分析

9#層301盤(pán)區(qū)8106工作面水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，該區(qū)域無(wú)大的含水層發(fā)育。地面位置對(duì)應(yīng)云崗站南部，山地地形，沖溝基本不發(fā)育。地面無(wú)大的水體，該區(qū)域礦井充水的主要水源為大氣降水，經(jīng)巖層孔隙滲透進(jìn)入井下采空區(qū)。

2 煤礦井下采煤工藝和采煤技術(shù)的選擇

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，該工作面煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角變化不大，平均4°，煤層厚度0.1～2.17/1.42m，屬近水平中厚煤層。結(jié)合高產(chǎn)、高效、安全的原則，以及高瓦斯礦井的通風(fēng)管理等因素和本煤層類(lèi)似工作面的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，確定采用機(jī)械化單一走向長(zhǎng)壁后退式全部垮落采煤方法。

2.1 采煤工藝

結(jié)合煤礦實(shí)際情況，確定這樣的采煤工藝：采煤機(jī)落煤→采煤機(jī)裝煤→刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤→鄰架移架→推移刮板輸送機(jī)→采空區(qū)頂板垮落。

2.2 采高、循環(huán)進(jìn)度的確定

根據(jù)設(shè)備配套該工作面選用MG250/560-WD型采煤機(jī)，機(jī)身高度最大900mm，支架頂梁厚度200mm，為了保證采煤機(jī)能順利通過(guò)，要求保證采煤機(jī)與支架頂梁有300mm間距。同時(shí)，根據(jù)地質(zhì)資料提供該工作面平均煤厚1.42m，支架支撐高度為0.85～1.8m。另外根據(jù)以往回采薄煤層和同煤層實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。最終確定該工作面采高為1.4m。如果開(kāi)采煤層厚度在1.4m以?xún)?nèi)，采煤機(jī)截割頂?shù)装逋ㄟ^(guò)；當(dāng)煤層高度在1.4～1.6m時(shí)，要見(jiàn)頂見(jiàn)底方式通過(guò)；當(dāng)煤層高度超過(guò)1.6m時(shí)，要見(jiàn)頂留底方式通過(guò)。

根據(jù)該工作面選擇的采煤機(jī)、支架情況，同時(shí)考慮采煤機(jī)落煤、刮板輸送機(jī)（運(yùn)輸能力800t/h）、轉(zhuǎn)載機(jī)（700t/h）、膠帶輸送機(jī)（1000t/h）的運(yùn)輸能力，該層位煤層開(kāi)采多個(gè)工作面，都是采用該型號(hào)采煤機(jī)，根據(jù)以往回采經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮確定循環(huán)進(jìn)度為0.8 m。

2.3 工藝流程描述

2.3.1 落煤方式

工作面落煤采用MG250/560-WD型雙滾筒采煤機(jī)來(lái)完成，采煤機(jī)由尾部向頭部截割時(shí)，采煤機(jī)右滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左滾筒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右滾筒割頂煤，左滾筒割底煤，由頭部向尾部截割相反。采煤機(jī)采用行走輪配套刮板輸送機(jī)軌道進(jìn)行牽引，速度最大控制在6.32m/min以?xún)?nèi)，在具體實(shí)踐中，要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行速度合理控制。

將雙向割煤方式運(yùn)用過(guò)來(lái)，也就是說(shuō)頂板割煤工序、底板割煤工序分別由前滾筒和后滾筒完成，割煤與裝煤工序同時(shí)進(jìn)行。完成割煤后，推刮板輸送機(jī)的過(guò)程中，在刮板輸送機(jī)槽內(nèi)裝入剩下的浮煤，采取人工的方式，仔細(xì)清理刮板輸送機(jī)外面的浮煤。割煤之前需要進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備工序，首先將采煤機(jī)冷卻水打開(kāi)，然后進(jìn)行5min左右的空載試運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題，保證采煤機(jī)能夠正常運(yùn)行。在割煤實(shí)踐中，需要對(duì)滾筒升降位置合理控制，且仔細(xì)割掉頂煤，科學(xué)刮平底煤，避免有落底、臺(tái)階傘檐等問(wèn)題出現(xiàn)。

2.3.2 進(jìn)刀方式

將端部斜切進(jìn)刀方式運(yùn)用過(guò)來(lái)。采煤機(jī)的左滾筒進(jìn)入順槽后，將右滾筒升起來(lái)，向煤壁合理移動(dòng)采煤機(jī)右邊的刮板輸送機(jī)，然后沿著刮板機(jī)輸送機(jī)移動(dòng)方向，利用采煤機(jī)開(kāi)始割煤工序。當(dāng)割煤距離達(dá)到30m左右時(shí)，向煤壁方向慢慢移動(dòng)采煤機(jī)左邊的刮板輸送機(jī)，統(tǒng)一刮板輸送機(jī)的工作線路，左右滾筒互相配合，分別完成上、下兩邊割煤工序。到達(dá)刮板輸送機(jī)尾部，左右滾筒調(diào)換位置，科學(xué)割煤處理。刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾部位的割煤處理中，選擇相同的進(jìn)刀方式。按照0.8m的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制割煤截深，割煤截深為0.8m。如下圖1所示。

圖1 進(jìn)刀方式示意圖

2.3.3 裝、運(yùn)煤

裝煤由采煤機(jī)滾筒完成一部分，其余機(jī)道內(nèi)的散煤在推移刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)，由鏟煤板裝入運(yùn)輸機(jī)內(nèi)運(yùn)至順槽橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶輸送機(jī)運(yùn)出。

2.3.4 移架

將手動(dòng)鄰架操作方式運(yùn)用過(guò)來(lái)，對(duì)于新暴露出來(lái)的頂板，需要依次及時(shí)支護(hù)，按照截深合理控制移動(dòng)步距，完成割煤工序后，移架工作需要馬上開(kāi)展，新暴露的頂板方可以得到有效支護(hù)。如果只有較小的壓力，且頂板處于完整狀態(tài)，那么移動(dòng)后滾筒4架左右，而如果有較大的壓力，且頂板處于破碎狀態(tài)，則移動(dòng)前滾筒1架左右，如果采煤機(jī)運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于移架速度，需要對(duì)采煤機(jī)的牽引速度適當(dāng)降低。在具體操作過(guò)程中，將鄰架推移千斤頂?shù)牟僮鏖y手把打到輸送機(jī)位置，可以避免有運(yùn)輸機(jī)拉回問(wèn)題出現(xiàn)。在移架過(guò)程中，不能過(guò)多地降低頂梁，按照150mm的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)支架頂梁和頂板之間的距離嚴(yán)格控制。如果立柱只有較小的下降量，那么平衡千斤頂可以放置不管，通常要同時(shí)開(kāi)展移架操作和降柱操作，可以有效控制頂板，同時(shí)移架速度得到提升。如果頂板處于破碎狀態(tài)，經(jīng)過(guò)支架初撐處理后，伸出平衡千斤頂，以便有效翹高頂梁前端，且對(duì)前端支護(hù)力適當(dāng)增加，新暴露頂板的下沉可以得到有效的控制。如果頂板比較的堅(jiān)硬，需要對(duì)平衡千斤頂科學(xué)操作，以便有效上抬支架頂梁后端，促使支架厚度的支護(hù)力得到有效提升。升起支架后，做好接頂處理，按照規(guī)定值嚴(yán)格控制支架初撐力。為了促使初撐力符合要求，保證主頂梁與頂板能夠有5s左右的接觸時(shí)間，然后零位處理操作手把。

2.3.5 推移刮板輸送機(jī)

在具體實(shí)踐中，將順序移刮板輸送機(jī)方式運(yùn)用過(guò)來(lái),需要平直控制刮板輸送機(jī)的移動(dòng)過(guò)程，避免有較大的彎曲段和較長(zhǎng)的彎曲段長(zhǎng)度，禁止有急彎出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)推移操作，刮板輸送機(jī)需要處于一條直線。按照150mm的標(biāo)準(zhǔn)控制煤壁和鏟煤板尖端的距離，如果有障礙物存在于機(jī)道內(nèi)，影響到刮板輸送機(jī)的正常推移，采取人工方式及時(shí)清理。

3 采煤效果分析

根據(jù)相關(guān)公式，可以算出工作面理論日產(chǎn)量應(yīng)該為2290.28t，同家梁煤礦9#層301盤(pán)區(qū)8106工作面結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇采煤工藝，規(guī)范工藝流程，日產(chǎn)2290t，與理論日產(chǎn)量基本吻合，整體開(kāi)采效果顯著。本工作面可采長(zhǎng)度1058m，2018年3月份開(kāi)始開(kāi)采，預(yù)期在2019年初結(jié)束開(kāi)采任務(wù)，目前已經(jīng)推進(jìn)超過(guò)三分之一，預(yù)期目標(biāo)可以順利完成。通過(guò)一系列先進(jìn)設(shè)備的運(yùn)用，提升了井下開(kāi)采機(jī)械化水平，減小了人力作業(yè)量。為降低事故發(fā)生率，設(shè)置專(zhuān)門(mén)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦開(kāi)采情況，制定針對(duì)性的應(yīng)急路線和措施。本工作面開(kāi)采至今，沒(méi)有出現(xiàn)安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了同家梁煤礦9#層301盤(pán)區(qū)井下采煤工藝和采煤技術(shù)的選擇。實(shí)踐研究表明，選擇科學(xué)合理的井下采煤工藝和技術(shù)，能夠更加高效地利用資源，提升作業(yè)效率，對(duì)于煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有較大意義和價(jià)值。