新疆天辰礦業(yè)蘇杭河煤礦采煤方法確定

艾合買提·伊力亞斯

摘 要：合理的采煤方法及采煤工藝是建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的關(guān)鍵，結(jié)合新疆天辰礦業(yè)蘇杭河煤礦的地質(zhì)條件，綜合考慮各方面因素，提出了一套適合本礦井的采煤方法及工藝，且提高了礦井采煤機(jī)械化程度，減少井下工作面設(shè)備費(fèi)用及井下人員數(shù)量。

關(guān)鍵詞：采煤方法；水力采煤；工作面參數(shù)

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198（2015）10-0188-02

1 礦井概況

蘇杭河煤礦位于拜城縣城西北50km，在眾維煤礦東側(cè)，行政區(qū)劃屬阿克蘇地區(qū)拜城縣鐵列克鎮(zhèn)管轄。杭河煤礦年設(shè)計生產(chǎn)能力初期為0.45Mt/a，主要環(huán)節(jié)為0.9Mt/a，建設(shè)性質(zhì)為改擴(kuò)建，屬于中型煤礦。井田東西長4km，南北寬2.2km，井田面積8.76km2。該井田位于天山南麓低山帶，地形走向北東—南西，地形復(fù)雜程度為三類，井田溝谷發(fā)育，最大河流臺勒曲克河位于井田中部，為長年流水，一般流量為5～10m3/s，歷史上最大流量達(dá)20.59m3/s。該礦井為年產(chǎn)0.45Mt/a的改擴(kuò)建礦井，開拓方式為平硐—暗斜井，采煤方法為采用走向長壁偽傾斜柔性掩護(hù)支架爆破落煤采煤法，于2010年4月1日開工建設(shè)，基本建設(shè)已完成，2013年年初開始試生產(chǎn)，但是，實際采用該采煤方法后存在很多問題。

2 礦井采用的偽傾斜柔性掩護(hù)支架爆破落煤采煤法存在的問題

該礦井2013年年初開始試生產(chǎn)，使用的采煤方法為偽傾斜柔性掩護(hù)支架爆破落煤采煤法，已開采了五個工作面，投產(chǎn)時兩個工作面生產(chǎn)，實際生產(chǎn)能力為0.25Mt/a。但是，實際采用該采煤方法后存在以下問題：

（1）經(jīng)現(xiàn)場實踐，該工藝推進(jìn)速度慢，工人勞動強(qiáng)度大，工作面安全系數(shù)及作業(yè)環(huán)境較差。由于煤層厚度變化較大，工人往往在處理支架下放、支架扭斜矯正、支架懸空及鋼絲繩斷繩等過程中發(fā)生事故。

（2）該采煤工藝目前尚難實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，工作面勞動人員多，炸藥消耗量大，噸煤成本高，礦井工效低。

（3）工作面有效但面小，通風(fēng)條件差，工作面工作環(huán)境差，難以保留工人。工作面爆破落煤，工作面粉塵大，工人得病率高。

（4）工作面單產(chǎn)低，目前一個工作面年產(chǎn)量才0.13Mt/a。

（5）該礦井試生產(chǎn)時間已到期，因為，目前采用的偽傾斜柔性掩護(hù)支架爆破落煤采煤法不符合國家行業(yè)政策（沒有機(jī)械化開采），當(dāng)?shù)匦袠I(yè)管理部門無法驗收。

3 采煤方法的選擇

3.1 采煤方法的選擇

3.1.1 水力采煤的可行性

蘇杭河煤礦擬采用水力采煤進(jìn)行開采，下面根據(jù)水力采煤的特點(diǎn)對蘇杭河煤礦進(jìn)行可行性分析：

（1）地質(zhì)構(gòu)造：水力采煤巷道及工作面布置靈活，對地質(zhì)構(gòu)造適應(yīng)性強(qiáng)，特別是斷層多，傾角大及傾角變化大時更具有明顯的優(yōu)勢，水力采煤適應(yīng)煤層傾角為6°～90°，蘇杭河煤礦煤層傾角平均在62°，適合利用水力開采。

（2）煤層厚度：水力采煤對煤層厚度適應(yīng)性強(qiáng)，特別是煤層厚度變化大時具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，蘇杭河煤礦7層煤煤層厚度最大處為6.05m，最小處為0.53m，煤層厚度變化相對較大，適合水力采煤法。

（3）頂?shù)装鍡l件：煤層頂、底板條件較好，均為中砂巖或細(xì)砂巖，允許頂板暴露面積為80m2～100m2左右，這不但有利于提高回采率，還有利于巷道的掘進(jìn)與支護(hù)。因此，該頂?shù)讞l件均可滿足水采回采落煤工藝的要求。

（4）瓦斯條件：《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，突出煤層中的突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)，嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法、水力采煤法、非正規(guī)采煤法采煤。蘇杭河煤礦上部瓦斯低為瓦斯礦井，下部為高瓦斯礦井，煤層無突出，可采用水力采煤法。

（5）煤層硬度：通過對Ⅳ7和Ⅳ13層采樣用搗碎法測定，普氏硬度系數(shù)f值為0.45～0.6，屬于軟煤層，從目前水力落煤技術(shù)水平分析，判定該煤層屬高壓水射流易破碎型，有利于水力落煤。

（6）煤泥處理：蘇杭河礦地面建有選煤廠，煤泥可直接進(jìn)入選煤廠進(jìn)行洗選，降低生產(chǎn)成本。

（7）水源條件：水力采煤水系統(tǒng)為閉路循環(huán)，因煤炭會帶走部分水分，需要進(jìn)行補(bǔ)水，蘇杭河煤礦緊臨臺勒曲克河，能夠滿足水采生產(chǎn)要求。

（8）礦井供電：礦井現(xiàn)有供電系統(tǒng)不能滿足供電要求，需增加供電容量。蘇杭河煤礦周邊四個大型變電站，具備礦井增容空間。

通過以上分析，蘇杭河煤礦利用水力采煤是可行的。

3.1.2 水力采煤的必要性

礦井煤層傾角平均62°，開采煤層為7層，煤層厚度最大處為6.05m，最小處為0.53m，由于煤層較薄，無法采用大傾角綜采開采；礦井現(xiàn)采用柔性掩護(hù)支架采煤法，該采煤法單面產(chǎn)量較低，對煤層厚度變化適應(yīng)性差，如煤層厚度變化，會造成回采率降低，生產(chǎn)能力下降；從安全方面，護(hù)架下放時容易發(fā)生事故。通過以上分析，礦井采用水力采煤方法是必要的。

3.1.3 水力采煤方法的選擇

水力采煤方法按回采工作面推進(jìn)方向的不同，主要分為傾斜漏斗式采煤法和走向小階段式采煤法。傾斜漏斗式采煤法又分為單面漏斗式和雙面漏斗式采煤法，它一般沿煤層傾向方向布置回采工作面，因此，它適用于對緩傾斜煤層的開采。走向小階段式采煤法一般沿煤層走向方向布置回采工作面，因此，它適合于對傾斜和急傾斜煤層的開采。由于蘇杭河煤礦煤層傾角大，屬于傾斜煤層，綜合考慮煤層地質(zhì)條件、通風(fēng)等情況，確定采用小階段式采煤法。

3.2 水采工作面參數(shù)

3.2.1 采垛參數(shù)

（1）采垛的長度L：水射流沖采距離主要受水槍有效射程、頂板允許暴露面積和水采生產(chǎn)能力所決定。因此，結(jié)合該礦開拓實際情況，確定采垛的長度（沿煤層傾向，即兩回采順槽之間煤柱長度）L=15m為宜。

（2）采垛的移槍步距X：該礦煤層采垛的移槍步距不能過小，應(yīng)大于采垛上側(cè)采空區(qū)可能竄矸的距離，根據(jù)計算和實際生產(chǎn)經(jīng)驗，確定移槍步距X=8m。

（3）采垛的最終沖采角θ。

由于該礦煤層傾角較小，采用小階段式采煤法。沖采角主要是以保證采垛內(nèi)的煤水能夠外運(yùn)為前提來確定。因此，根據(jù)水采礦井采用小階段式采煤法的經(jīng)驗，沖采角θ=50～60°。

3.2.2 回采順序

（1）采垛落煤順序：采用閉式落煤順序。

（2）回采順序：水采首采區(qū)為上山開采，煤分區(qū)段由上至下進(jìn)行回采，每一區(qū)段按煤層上下順序進(jìn)行回采。每一層煤每區(qū)段劃分為三個小階段進(jìn)行交替回采，工作面沿回采順槽逐垛進(jìn)行后退式回采，5層煤回采順序也是按區(qū)段由上至下進(jìn)行回采。

3.2.3 水采工作面推進(jìn)度

為了便于管理，每班退槍2次，開槍時間為4～6小時，工作制度為3班生產(chǎn)，日采垛個數(shù)6個，日退尺為48m。

3.2.4 工作面生產(chǎn)能力

經(jīng)計算，回采工作面年產(chǎn)量Q=52萬t，各煤層交替回采，按煤層平均厚度計算，生產(chǎn)能力能夠滿足45萬t/a的要求。

4 結(jié)論

該礦井目前能使用的采煤方法只要兩種：水力采煤與目前使用的柔性掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行技術(shù)比較。水力采煤有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用高壓水射流落煤，在工作面無帶電設(shè)備，不會發(fā)生電氣設(shè)備引發(fā)的事故。

（2）人在有加強(qiáng)支護(hù)的巷道內(nèi)距工作面30米外視屏控制作業(yè)，不進(jìn)入無支護(hù)的采場落煤作業(yè)區(qū)域，能保證人員不受頂板冒落危害，保證人員安全。

（3）水采可有效抑制煤塵，在采運(yùn)過程中不會產(chǎn)生煤塵，防止煤塵爆炸。水采煤塵小，可減少塵肺病的發(fā)生。

（4）水力采煤實現(xiàn)機(jī)械化開采，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，單面產(chǎn)量相對高，有利于提高產(chǎn)量。水采對煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化適應(yīng)性強(qiáng)，可提高回采率，且工人勞動強(qiáng)度低，工作面安全系數(shù)及作業(yè)環(huán)境好。

（5）工作面人員少，回采時只有正副司機(jī)兩人，減少人員傷亡概率，而柔性掩護(hù)支架采煤法在工作面人員實際有10個左右。