薄煤層綜合機械化開(kāi)采論文
薄煤層綜合機械化開(kāi)采論文【1】
【摘 要】薄煤層的煤層賦存條件差，開(kāi)采方法一直停留在普采、炮采階段。
本文以工程實(shí)踐為背景， 闡述了在薄煤層中實(shí)施綜采工藝開(kāi)采的技術(shù)， 綜采工藝的成功運用，使得企業(yè)獲得了豐厚的經(jīng)濟效益。
【關(guān)鍵詞】薄煤層;綜采;經(jīng)濟效益
引言
我國煤礦薄煤層資源儲量61.5億t(煤厚小于1.3m)，占煤礦煤炭總儲量的20.42%，采出量不足總儲量的10%，其中薄煤層占重點(diǎn)煤礦總儲量的17.6%。
鐵法礦區1.5m以下薄煤層儲量6.2億t，占總儲量的比例約26%。
大同煤礦集團主采煤層的侏羅紀煤系薄煤層含量6億t，采出率僅有19～20%。
七臺河礦區煤田面積1115km2，遠景儲量40億t，保有儲量11億t，煤層平均厚度僅0.86m，是全國煤層最薄的礦區之一。
1991年在我國薄煤層開(kāi)采中率先實(shí)現千萬(wàn)噸年產(chǎn)量。
黑龍江雞西礦區煤層厚度1.0～1.4 m。
重慶市萬(wàn)州、永榮等地的鄉鎮煤礦開(kāi)采極薄煤層，其采出率比國有煤礦高。
永安煤業(yè)公司加福煤礦開(kāi)采的煤層厚度均在0.6m以下，現已回采到0.3m左右的煤層，聯(lián)合布置掘半煤巖巷道萬(wàn)噸掘進(jìn)率76.1m。
重慶永榮礦務(wù)局永川煤礦煤層厚度為0.4～0.6 m，屬極薄煤層。
該局在重慶巴南區豐盛鎮建100萬(wàn)t的大型煤礦，可采煤層為厚0.87～1.33 m，預計資源量為6000萬(wàn)t。
薄煤層的煤層賦存條件差，地質(zhì)條件、開(kāi)采技術(shù)條件復雜，機械化開(kāi)采難度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量低，開(kāi)采方法一直比較傳統單一。
如何在薄煤層特殊的地質(zhì)與技術(shù)條件下，提高開(kāi)采技術(shù)水平和生產(chǎn)效率、采出率和產(chǎn)量，一直是一個(gè)技術(shù)難題。
從20 世紀70 年代初開(kāi)始， 我國就開(kāi)始引進(jìn)和研究薄煤層開(kāi)采工藝， 分別采用了炮采和普采， 但綜采工藝在薄煤層開(kāi)采中一直沒(méi)有開(kāi)展， 為實(shí)現高效開(kāi)采， 保證單翼采區采掘接續正常， 提高產(chǎn)量，某煤礦提出了薄煤層的綜采開(kāi)采工藝。
1 薄煤層采面的概況
某采區為單翼采區， 可采煤層中3# 、17# 、19# 為中厚煤層， 是該煤礦的主要煤層， 5# 和7# 為薄煤層， 可采儲量占全礦井可采儲量的17.36%。
為了使單翼采區的采掘關(guān)系正常， 提高煤炭回收率， 減少資源浪費， 也為了加快高產(chǎn)高效礦井的建設， 實(shí)現礦井產(chǎn)量逐年增長(cháng)， 效益逐年提高的目標， 實(shí)現薄煤層綜采工藝的工作迫在眉睫。
該采區W151 工作面垂直埋深為186～356 m，走向長(cháng)1000m， 傾斜長(cháng)193m， 煤層平均傾角17°， 平均厚度115m， 可采儲量339萬(wàn)t ，地質(zhì)構造比較復雜， 處于F5 和F14 兩條大型邊界斷層之間， 中小型地質(zhì)構造比較發(fā)育的有5～8 條，落差分別在1.5～5， 并且地質(zhì)構造帶巖石比較破碎。
老頂和直接頂為泥質(zhì)粉砂巖， 直接底為無(wú)層理、遇水呈泥狀的泥巖， 水文地質(zhì)條件比較復雜，裂縫較多， 小煤礦開(kāi)采復雜， 老窯采空區地表塌陷， 積水較多。
該煤層具有煤與瓦斯突出的危險性， 煤塵具有爆炸危險性。
2 回采工藝、設備及采煤方法
回采工藝為綜采機械化開(kāi)采，工作面主要設備配置如表1所示。
工作面采用單一走向長(cháng)壁后退式采煤方法，MG2 × 100/ 460 型雙滾筒采煤機落煤， ZY3400/ 9/22 型液壓支架護頂， 一次采全高， 全部跨落法處理采空區。
勞動(dòng)組織為“ 三八”制作業(yè)， 工作面實(shí)行正規循環(huán)， 兩班生產(chǎn)， 一班檢修。
3 瓦斯治理措施
該礦井是煤與瓦斯突出礦井， 始終把瓦斯治理工作放在一切工作的首位。
針對煤層透氣性差、松軟等特點(diǎn)， 利用長(cháng)短鉆孔相結合， 輔以?xún)删蛞怀榈姆绞剑?摸索煤與瓦斯突出區域和突出程度的預測預報技術(shù)， 開(kāi)展瓦斯治理與災害防治技術(shù)。
該采區采用了4臺MLMO-F2BE3 420-2BY4 型液環(huán)真空泵和1臺2BE3620-2BY4 型液環(huán)真空泵， 管路采用 426mm 和 560mm 的主管進(jìn)行瓦斯抽放。
對于工作面瓦斯治理， 采用高低負壓抽放系統進(jìn)行瓦斯治理， 在抽放工藝上， 高負壓主要實(shí)施本煤層順層鉆孔抽放， 在工作面上下巷道沿走向按1.2～1.5m 間距布置， 順層鉆孔抽放工作面內瓦斯平均抽放率達到36.85% ， 不僅消除了工作面突出危險， 同時(shí)也大大減少了割煤期間煤壁瓦斯涌出量， 減少了瓦斯對工作面產(chǎn)生的影響; 在此基礎上采用采空區埋管輔以編織袋擋墻抽放， 有效地解決了采空區系統瓦斯釋放、鄰近煤層卸壓瓦斯積聚造成的上隅角瓦斯超限的問(wèn)題。
由于瓦斯治理技術(shù)的開(kāi)展， 有效地提高了掘進(jìn)進(jìn)尺， 使工作面能夠達產(chǎn)穩產(chǎn)高產(chǎn)。
4 經(jīng)濟效益分析
以2008 年為例，全采區生產(chǎn)原煤138萬(wàn)t，其中， 薄煤層33. 9萬(wàn)t，原煤生產(chǎn)成本125元/t，原煤平均售價(jià)380元/t， 則全年利潤：33.9萬(wàn)t ×(380-125)元/t= 8644萬(wàn)元。
5 結束語(yǔ)
綜合機械化采煤效率高、安全性好，有利于高產(chǎn)高效，是未來(lái)采煤工藝的發(fā)展方向。
隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步，目前綜合機械化采煤在我國已經(jīng)較為普及，特別是在華北、西北等煤礦賦存好的地區。
但是在我國南方地區，由于很多地方煤層賦存條件差，煤層薄，采煤工藝還停留在比較落后的普采甚至炮采階段。
薄煤層綜采工藝的應用， 進(jìn)一步提高了薄煤層條件下綜合機械化開(kāi)采的水平和技術(shù)， 使我國高產(chǎn)高效綜采技術(shù)上了一個(gè)新的臺階， 尤其在薄煤層賦存條件比較豐富的南方地區， 為稀缺煤炭資源的回收和煤層配采探索了一條有效的途徑， 進(jìn)一步提高了綜采工作面的單產(chǎn)水平。
該煤礦設計能力為400萬(wàn)t/a， 并且都是由兩個(gè)單翼采區組成， 屬雙突礦井， 薄煤層的綜采開(kāi)采成功， 不僅為采掘接續正常提供了條件， 也為開(kāi)采保護層有效回收資源創(chuàng )造了條件， 改善了井下開(kāi)采的安全生產(chǎn)環(huán)境， 為該煤礦成為高產(chǎn)高效的現代化礦井奠定了基礎， 為南方礦井的開(kāi)采探索了一條新的路子。
參考文獻：
[l]徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版，1999.
極薄煤層綜合機械化開(kāi)采實(shí)踐【2】
[摘 要]本文主要介紹了綜合機械化在禾草溝二煤礦極薄煤層的應用情況，闡述了極薄煤層在設備選型及回采工藝上進(jìn)行研究分析，對極薄煤層采用綜合機械開(kāi)采利弊分析，使極薄煤層采用綜合機械化在本地區得到推廣。
[關(guān)鍵詞]極薄煤層;綜合機械化采;三機配套;回采工藝
1、前言
在延安地區北部礦區，支持本地區經(jīng)濟發(fā)展主要以資源為主，特別是子長(cháng)地區煤炭資源作為主體能源，子長(cháng)礦區煤層賦存主要以極薄煤層為主，此煤種為氣煤QM(45號)有廣擴的市場(chǎng)上前景，提高產(chǎn)量，確保安全，是本地區的主要問(wèn)題，由于受到煤層賦存條件的限制，按照傳統的采煤工藝，勞動(dòng)強度大，安全系數差，勞動(dòng)效率低，又不符合國家的相關(guān)的法律、法規及技術(shù)規范。
為了改變這一現狀，延安車(chē)村煤業(yè)集團禾草溝二礦在延安市子長(cháng)礦區極薄煤層采用綜合機械化率先走在前列，取得了一定的經(jīng)濟效益。
2、禾草溝二礦3#煤層賦存情況及開(kāi)采條件
禾草溝二礦可采煤層有一層3#煤層，屬于子長(cháng)礦區陜北三疊紀煤層，煤層賦存穩定，構造簡(jiǎn)單，煤層厚度0.73～0.90m，偽頂為粉砂質(zhì)泥巖，厚0.15～0.25m，隨采隨落;直接頂為泥質(zhì)粉砂巖與細砂巖互層，厚1.5～12m，老頂粉砂巖，厚>12m;直接底為泥質(zhì)粉砂巖夾有薄層的煤線(xiàn)，厚0.8～6m，老底為粉砂巖，厚>6m。
3號煤層自燃傾向性的自然等級為Ⅱ類(lèi)，屬自燃煤層。
由東向西傾伏，煤層傾角1～3°。
經(jīng)調查國內的采煤設備及工藝，可以采用綜合機械采煤。
子長(cháng)礦區傳統的采煤工藝通常是采用底板掏槽、頂板放炮落煤、人工出煤、運煤、圓木支護、矸石充填法處理采空回區。
傳統采煤方法產(chǎn)量低，勞動(dòng)強度大，安全性差，近年來(lái)采用普通機械化開(kāi)采也不是很成功，頂板適應性差，機械故障多，安全可靠性低，要提高單產(chǎn)水平和工作面主要經(jīng)濟技術(shù)指標，實(shí)現預定的目標，必須選擇適合的采煤工藝，合理的設備選型，才能實(shí)現礦井高產(chǎn)高效，采用綜合化機械化，克服了以上采煤的不足，實(shí)現礦井機械化。
3、設備的選型
根據我礦煤層賦存特征及地質(zhì)條件，合理的設備選型是實(shí)現礦井高產(chǎn)高效的必要條件，經(jīng)國內多地考察，選用MG100/240-BWD型交流電牽引采煤機，BRW200/31.5型乳化液泵站，ZY2400/07/14掩護式液壓支架，SGZ630/220刮板輸送機，設備參數如下表;1101工作面布置如下：(1)采 煤 機：裝機功率240kw;滾筒直徑800mm;采高范圍0.8～1.42m;牽引速度0～6m/min;滾筒截深630mm;電 壓1140v。
(2)液壓支架：支架高度700mm～1400mm;中心距1500mm;初撐力2180KN;工作阻力2400KN;支架重量5818kg。
(3)刮板輸送機：長(cháng) 度102.6m;電動(dòng)機功率110/55kw;輸送量400t/h;電 壓1140V。
(4)乳化液泵站：公稱(chēng)流量200L/min;公稱(chēng)壓力31.5Mpa;電機功率125 kw;型號液箱RX-1500。
4、回采工藝
4.1 進(jìn)刀方式
1101回采工作面采用傾斜長(cháng)壁后退式回采工藝，工作面進(jìn)刀方式割三角煤端頭斜切進(jìn)刀，雙向割煤，往返一次割兩刀。
4.2 回采工藝流程
采煤工作面采用破煤、裝煤、運煤、支護、頂板管理等工序，具體采煤工作面通過(guò)割煤 ―― 移架 ―― 推溜等工序，工作面采煤機割煤過(guò)后緊跟著(zhù)移架，防止空頂面積過(guò)大造成頂板垮落，煤機割過(guò)后15m左右及時(shí)推溜，支架端面距100～250mm為宜，保持了工作面“三直一平”。
4.3 頂板管理
回采工作面采用全部垮落法控制頂板，工作面初次來(lái)壓步距為25m左右，防患于未然，加強支護。
工作面偽頂隨煤層直接采下，進(jìn)入運輸系統中，工作面兩巷采用單體液壓支柱與1m的交接頂梁聯(lián)合支護。
超前支護不少于20m，每巷不少于三排單體液壓支柱，柱距不大于1m。
交接頂梁插銷(xiāo)及單體液壓支柱防倒繩齊全可靠。
4.4 安全出口
工作面兩個(gè)安全出口保持暢通，工作面端頭過(guò)度支架與超前支護距離不大于0.50m，工作面轉載刮板輸送機與設備列車(chē)安全距離之間不少于0.30m，設備列車(chē)靠近巷道右幫不少于1m，以防發(fā)生災變時(shí)工作面人員及時(shí)順利撤出危險區域。
4.5 支護質(zhì)量及要求
工作面采用掩護式液壓支架支護工作面頂板，工作面直接頂垮落不均勻，支架頂部用枕木接頂，接實(shí)。
工作面液壓支架與工作面煤壁保持垂直，立柱成一條直線(xiàn)，左右錯差不能大于0.01m，兩巷單體液壓支柱與交接頂梁必須與兩巷的頂板保持密實(shí)，梁、柱排列整齊。
乳化液濃度配比3%～5%，工作面立柱壓力安全閥，兩巷單體液壓支柱三用閥安全有效。
5、極薄煤層采用綜合機械化開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)
(1)提高安全系數，改善工人勞動(dòng)強度。
極薄煤層采用綜合機械化開(kāi)采較極薄煤層普通機械化安全程度有了可靠的保證，特別是頂板支護上，普通機械化開(kāi)采需要的單體液壓支柱與π型梁及用木料板皮聯(lián)合支護，頂板適應性差，尤其是采煤機采過(guò)后，緊跟其后的移柱掛梁，清理浮煤，容易造成煤壁鼓幫，對工人造成傷害，用木料板皮易引起火災事故的發(fā)生，鏈牽引采煤機容易鍛鏈傷人，工作面周期來(lái)壓后單體液壓支柱鉆底量為0.3m左右，移柱回柱及單體液壓支柱穿靴，使工人的勞動(dòng)強度增大，埋下安全隱患。
(2)提質(zhì)增效，降低生產(chǎn)成本。
綜合機械化采煤，前滾筒割煤過(guò)后，后滾筒割底煤清理浮煤，移溜鏟推浮煤，使浮煤進(jìn)入工作面刮板輸送機，在液壓支架與工作面刮板輸送機之間人工清理浮煤，工作面上下切口不打機窩，減少了煤炭損失，提高了工作面煤炭整體回收率，整體依次順序式帶壓移架，合理控制端面距，減少了頂板矸石進(jìn)入工作面，工作面液壓支架液體循環(huán)利用，不進(jìn)入工作面煤溜流中，對煤質(zhì)有了很大的提高，減少了洗煤費用，減輕了運輸負擔，降低了生產(chǎn)成本。
(3)增加日循環(huán)個(gè)數，增加產(chǎn)量。
1101工作面作業(yè)循環(huán)采用“三八”制循環(huán)作業(yè)，平均一個(gè)原班5個(gè)循環(huán)，滾筒截深0.6m，工作面總推進(jìn)量6m，平均月產(chǎn)量為14000 T ，1101普采工作面平均一個(gè)原班2個(gè)循環(huán)，滾筒截深0.8m，工作面總推進(jìn)量3.2 m，平均月產(chǎn)量 7725.6 T，產(chǎn)量較普采有大幅度的提高，實(shí)現了高產(chǎn)高效。
6、極薄煤層綜合機械化開(kāi)采的缺點(diǎn)
(1)采煤機滾筒采過(guò)后煤塵大，給推溜移架工造成職業(yè)危害，工作面安設增壓泵，增加采煤機滾筒內外噴霧壓力，對降塵起到了一定的效果。
(2)1101工作面煤層局部有寬緩的波狀起伏，采煤機司機容易采煤層直接底難以控制，加強采煤機司機技能培訓一定會(huì )得到好的控制。
7、結束語(yǔ)
(1)極薄煤層綜合機械化開(kāi)采在禾草溝二號煤礦運用是成功的，安全系數提高，產(chǎn)量提升，成本降低，效益增加。
(2)減少工人的勞動(dòng)強度，減少工作面工作量，保障了職工隊伍的穩定性，對安全生產(chǎn)提供了有利的條件。
(3)工作面采煤機滾筒截煤在刮板輸送機機頭與機尾處留底煤，液壓支架移架時(shí)底座鏟起浮矸，造成兩個(gè)立柱之間有浮渣，降低了高壓管路的使用壽命，增加了維修費用，設備選型對以上問(wèn)題要進(jìn)行技術(shù)改造，減少丟煤及工人勞動(dòng)強度，降低維修費用，增加效益。
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