邊角薄煤層工作面綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的研究與實(shí)踐

1、邊角薄煤層工作面綜合機(jī)械化釆煤技術(shù) 的研究與實(shí)踐梁元同煤集團(tuán)燕子山礦綜采一隊(duì)摘要：煤炭是不可再生資源，如何高效率開(kāi)采利用越來(lái)越受到煤礦行業(yè)的重視。通過(guò)改 革傳統(tǒng)薄煤層開(kāi)采工藝，使用綜合機(jī)械化開(kāi)采和合理規(guī)劃邊角工作而的方法， 能夠有效提高薄煤層開(kāi)采效率，確保實(shí)現(xiàn)礦井安全高效地開(kāi)采，對(duì)促進(jìn)我國(guó)邊 角薄煤層的開(kāi)采以及類(lèi)似礦井的增儲(chǔ)挖潛、延長(zhǎng)礦井服務(wù)時(shí)間具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義。關(guān)鍵詞：邊角薄煤層;綜合機(jī)械化;開(kāi)采效率;作者簡(jiǎn)介：梁元（1987-），男，助理工程師，畢業(yè)于中北大學(xué)機(jī)械制造及其自 動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，主要從事煤礦技術(shù)工作。收稿日期：2017-07-03received： 2017-07-031邊角薄煤

2、層工作面概況煤炭是不可再牛資源，如何高效率開(kāi)采利用越來(lái)越受到廣大煤礦企業(yè)的重視。以 同煤集團(tuán)燕子山礦8901工作面為例，介紹邊角薄煤層開(kāi)采的一些技術(shù)和方法。8901工作面位于309盤(pán)區(qū)南翼，東部為8902、8910采空區(qū)，南部為8916、8920 采空區(qū)，四部為8708、8933采空區(qū)，北部為1035東大巷。地面位于燕子山村保 護(hù)煤柱西南溝谷地帶。8901工作面煤層屬于侏羅系14-3煤層，煤厚1. 30、290 m,平均2. 1 m,結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、厚度不穩(wěn)定，屬優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤;煤層硬度系數(shù)2.10,屬于中硬度煤層，有 廣2層0. 050. 5 ni夾石。走向東西，傾向北，傾角2。6。,平均4

3、6; ;煤層節(jié) 理、層理較發(fā)育。8901工作而利用原有309南翼盤(pán)區(qū)2901輔助運(yùn)輸軌道巷改為 該面皮帶巷。工作面平均走向長(zhǎng)度994 ni,傾向長(zhǎng)度80 m。8901 i作面是典型 的邊角薄煤層工作面。煤層基本頂是厚14. 08 m粗細(xì)砂巖，直接頂是厚3.0 m粗、細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，偽 頂是厚00. 4 m粉砂巖，直接底是厚5. 85 m中、粗、粉砂巖、泥巖。由工作面基本情況可以看出，8901工作面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，開(kāi)采難度小，可利用 率高，邊角區(qū)回采價(jià)值大。2薄煤層工作面綜合機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備選型8901工作面傾向長(zhǎng)80 m,共布置55架zzs5600支架，sgz-764/400運(yùn)輸機(jī)1部, 中間槽

4、51節(jié)，過(guò)渡槽為2.8 mo作為8901工作面皮帶巷的2901巷布置 szz-764/132轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)1部，ssj-1000/200帶式輸送機(jī)1部，在聯(lián)巷處使 用1部26 m sgb-764/132刮板機(jī)與309盤(pán)區(qū)帶式輸送機(jī)搭接1。2.1采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)8901工作面采煤機(jī)選用mg-300/700電牽引采煤機(jī)，裝機(jī)總功率700 k w,截割 功率2x300 k w,牽引功率2x40 k w,調(diào)高功率18. 5 k w,采用開(kāi)關(guān)磁阻電 動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制采煤機(jī)牽引速度。適用于采高1.84. 05叭 傾角w35。、煤 質(zhì)中硬或中硬以上、含有少量夾肝的長(zhǎng)壁式工作而。2. 2液壓支架技術(shù)參數(shù)8901

5、工作面選用zzs5600型壓支架技術(shù)參數(shù)如表1所示。表1液壓支架技術(shù)參數(shù)下載原表支架初撐力工作阻高度長(zhǎng)型號(hào)an力/kn/fn m/fn rzzs5600/14左 848105 600 1 400=2 8005 8：2. 3其他主要設(shè)備工作面布置sgz-764/400型刮板運(yùn)輸機(jī)1部，2901巷布置szz-764/132型轉(zhuǎn)載 帶式輸送機(jī)1部，pcm-110錘式破碎機(jī)1部，ssj-1000/200型帶式輸送機(jī)1部, sgb-764/132型小型刮板運(yùn)輸機(jī)1部。3 2901巷道前期改造2901巷道原為309南翼軌道巷，用于309南翼盤(pán)區(qū)所有工作面的開(kāi)采運(yùn)輸和回 收，設(shè)計(jì)時(shí)為單向運(yùn)輸巷道，寬為3.

6、8 m,原軌道巷中部有30 m雙軌道車(chē)場(chǎng)和 40 m盤(pán)區(qū)庫(kù)房，現(xiàn)作為8901工作面皮帶巷使用，要安裝ssj-1000/200型帶式 輸送機(jī)1部，剩余人行道寬度為1. 4 m,無(wú)法滿足可移動(dòng)式變壓器、開(kāi)關(guān)柑和乳 化液泵站的運(yùn)輸條件，所以要進(jìn)行改造。在對(duì)原有車(chē)場(chǎng)和庫(kù)房進(jìn)行拆除擴(kuò)幫形成 固定式串車(chē)擺放處。固定串車(chē)在離工作面420 m處，長(zhǎng)度為80叫 解決了前期 巷道狹窄的問(wèn)題。當(dāng)回采接近400 in處可以先拆除外部470 m帶式運(yùn)輸機(jī)，將固 定串車(chē)外移（原有470 m軌道不拆除，可方便串車(chē)外移），然后恢復(fù)470 m帶式 運(yùn)輸機(jī)，繼續(xù)開(kāi)采，有效提高工作面利用率，提高邊角煤層利用的價(jià)值。4薄煤層工作面綜

7、合機(jī)械化采煤工藝以及支護(hù)方式4.1采煤工藝該工作面采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤、全部垮落法控制頂板的綜合機(jī)械化采煤方 法。使用mg300/700-wd型采煤機(jī)，采用雙向割煤方式，即采煤機(jī)向頭或尾部斜 切進(jìn)刀，割通頭或尾順槽后，采煤機(jī)向頭或尾返空刀準(zhǔn)備割三角煤，上頭前滾 筒割頂煤，后滾筒割底煤并裝煤。下尾前滾筒割底煤并裝煤，后滾筒割頂煤。滯 后采煤機(jī)割底煤滾筒35 in開(kāi)始移架（頂板破碎時(shí)，為了能夠及時(shí)支護(hù)頂板，距 采煤機(jī)割頂煤滾筒23ni后開(kāi)始移架），等采煤機(jī)頭或尾部斜切進(jìn)刀或開(kāi)始割三 角煤后，再移動(dòng)運(yùn)輸機(jī)頭或尾。落煤及裝煤由采煤機(jī)滾筒完成。進(jìn)刀長(zhǎng)度為30 in, 截深即循環(huán)進(jìn)度為0.6 mo當(dāng)煤層

8、厚度為1.31. 9 m時(shí)，采高確定為1.9 m,起 底開(kāi)采;當(dāng)煤層厚度為1. 927 m時(shí)，工作面見(jiàn)頂見(jiàn)底開(kāi)采；當(dāng)煤層厚度大于2. 7 m時(shí)，釆高確定為2.7 m,采用sgz-764/400型中雙鏈可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)輸。4. 2支護(hù)方式4. 2. 1支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算按采煤工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，8901工作面支架需要承受的載荷為8倍采高的巖 石重。支護(hù)強(qiáng)度按下式計(jì)算：頂板壓力:q=8hr ll式中:q為頂板壓力，k n;h為采高，取2.1 為巖石密度，取25 k n/m;為 工作面長(zhǎng)度，取80 m;l2為支架最大控頂距離，取5.690 m。經(jīng)計(jì)算，q二 191 184 k no工作而安裝55架zzs

9、-5600型支架，工作阻力f二5 600 k n/架x 55架二308 000 k no可見(jiàn)f>q,所選支架的工作阻力符合要求。4. 2. 2超前支護(hù)壓力計(jì)算頭尾順槽超前20 ni壓力集中，超前支護(hù)設(shè)計(jì)為:頭、尾超前20 m加強(qiáng)支護(hù)。依據(jù)下列公式對(duì)超前20 m的頂板壓力進(jìn)行估算：g 二 4/3 x rxcf式中：q為超前20 m支護(hù)的頂板壓力，k n/m;r為巖石密度，取25 k n/m;a為巷 道跨度的1/2, m;f為巖石堅(jiān)固性系數(shù)，取7。經(jīng)計(jì)算，q=25 k n/m。超前 20 m 的頂板壓力 q 采二20 mxq二20 mx25 k n/m=500 k n。所以，選用工作阻力為9

10、0 k n （11.5 mpa）單體液壓支柱數(shù)（理論數(shù)）n二q采/f 支二500 k n/90 k n=5.5根。按照煤礦安全規(guī)程超前20 m加強(qiáng)支護(hù),頭尾順 槽按柱距1.0 m支護(hù)，3排支護(hù)20根，滿足支護(hù)強(qiáng)度。5開(kāi)采儲(chǔ)量分析工作面實(shí)際可釆儲(chǔ)量蚯為：qflxl、x hxr x 95%式中：l為實(shí)際可采長(zhǎng)度，取830 m;l.為傾斜長(zhǎng)度，取80 m;h為工作面采高，取 2. 1 m;r為煤的密度，取1.46 t/mo經(jīng)計(jì)算，qk二19.34萬(wàn)t。400 m處拆除帶式運(yùn)輸機(jī)移動(dòng)固定串車(chē)時(shí)產(chǎn)量qk=l x l! x h x r x 95%=400 x 80 x 2. 1 x 1. 46 x 0. 95 x 10=9. 3 （萬(wàn) t）。8901邊角薄煤層工作面經(jīng)過(guò)合理規(guī)劃，使用綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)，從最初開(kāi)采 開(kāi)始至400 m處移動(dòng)固定串車(chē)時(shí)，開(kāi)采出原煤9.3萬(wàn)t,總共可開(kāi)采19.34萬(wàn)