神东煤炭集团寸草塔煤矿综采工作面合理长度分析

郑 健，李安荣

（神东公司寸草塔一矿，内蒙古 鄂尔多斯 017209）

神东煤炭集团寸草塔煤矿综采工作面合理长度分析

郑 健，李安荣

（神东公司寸草塔一矿，内蒙古 鄂尔多斯 017209）

煤矿开采中，为了提高煤炭回收率，往往采取加长工作面长度的办法，但在实际的操作中还有许多的因素制约而无实现。影响综采工作面长度的因素主要有：地质因素、技术因素和经济因素。技术因素又可分为设备因素管理因素；经济因素也应充分考虑。只有确定合理的综采工作面长度，才能确保矿井实现稳产、高产、高效。

工作面长度；地质因素；技术因素；经济因素

综合机械化开采已是主要工艺方式，其工作面长度的确定受到多种因素的影响，例如地质因素、技术因素、经济因素，其中地质因素是基础，经济因素是目标，技术因素是手段[1-2]。国内外结合具体条件，对综采工作面长度进行了探讨，取得了一定的研究成果[3-4]。例如低瓦斯矿井中，煤层赋存条件允许，工作面装备满足需要的前提下，工作面长度加大能使工作面单产和工效大幅度提高，工作面长度在270～300m为宜[5]。

工作面长度是矿井实现稳产、高产、高效的重要条件。从工作面内部条件来看，在一定的范围内，增加工作面长度的确有利于提高产量、效率、效益，并能降低巷道掘进率，提高回采率。但是工作面长度受设备、煤层地质条件、瓦斯涌出量等因素约束，当工作面过长时，容易导致推进速度下降、支护难度增加，反而不利于稳产、高产；还会对矿井生产技术管理及安全管理带来困难。本文对影响工作面长度的地质因素、技术因素、经济因素进行分析，进而确定最优的工作面长度，以实现矿井高产、高效、高回采率。

1 地质因素

煤层倾角、厚度的变化，断层与褶曲、火成岩的分布规律，是否有较大的陷落柱等都是限制采区倾斜（走向）长度的重要因素，有时甚至影响工作面是按倾斜开采还是走向开采。煤层的自然发火倾向、围岩的稳定性等，也对采区或盘区的长度有着很大影响。

寸草塔煤矿地质条件复杂，断层、背向斜、褶曲较发育。根据巷道揭露和三维地震资料，现回采的22113工作面存在落差1～2 m的断层两条；备采22112工作面存在落差1 m以下的断层两条、落差1～3m的断层八条、落差大于3m的断层一条。通过回采工作面实际揭露，工作面内不可预计的断层占15%左右，由此可推断后续工作面内断层依然发育，这将严重影响工作面推进速度。背向斜、褶曲的发育会对长的工作面产生一定影响，从以往采完的360 m工作面实测剖面及地质勘查资料分析，寸草塔矿后续工作面内仍有背向斜、褶曲发育。背向斜的起伏过大，再加上工作面长度过长，溜槽上下弯曲率已超过刮板输送机的技术要求，直接导致工作面主运输机负载太大，主运输机头、机尾主链条过度磨损，会严重影响工作面的正常生产。

通风能力对工作面长度的影响，取决于工作面瓦斯涌出量。寸草塔煤矿为低瓦斯矿井，工作面长度不受通风能力限制。根据技术分析和目前我国煤矿实践经验，缓倾斜煤层中厚煤层（1.3 m＜M＜3.5 m）综采工作面长度L的合理取值范围是:L=150～240 m。参照乌兰木伦煤矿12401综采工作面（采高3m，工作面长度300 m）以及石圪台煤矿71上106综采工作面（采高2.2 m，工作面长度241 m），结合寸草塔煤矿初步设计资料，寸草塔煤矿综采工作面长度，应参照相邻矿井重新设计。

2 影响工作面长度的技术因素

寸草塔煤矿现工作面长度为360m，工作面配套设备多为国产设备，煤层地质条件复杂，根据生产实践经验，由于配套设备及地质条件的影响，360m的工作面长度反而不利于矿井的安全、高效生产。

2.1 设备对工作面长度的影响

寸草塔煤矿综采工作面除采煤机为进口艾克夫以外，三机为西北奔牛、支架为平顶山所造。根据近几年实践生产经验，国产设备的性能及质量远远不能满足矿井的生产需要。液压支架大柱窜、漏液现象严重，需频繁更换大柱，由于采高较低，大柱更换相当困难，不但增大了维修人员的工作量，而且影响生产。支架管路布置不合理，架间主进回液管主管路布置在人行道前，移架时管路摆动很容易造成配液块的管接头受力变形或直接将接头密封挤破，形成系统漏液，360 m长的工作面，有211台支架，一旦出现漏液现象，导致系统压力降低，支架初撑力难以保证，影响拉架和推溜速度，制约了生产，增加了成本。

2.2 管理水平对工作面长度的影响

煤矿生产系统是一个人机环系统，安全生产管理必须对这一系统及其要素进行全方位、全过程的管理和控制。搞好现场安全管理是实现煤矿安全生产的关键，抓不住、抓不好这个关键就搞不好安全生产。管理水平的高低，直接决定着矿井生产的各个环节，决定矿井的经营效益。提高管理水平，在工作面增加长度后，不致产生生产混乱和降低原煤产量。因此，管理水品在现代化矿井中尤为重要。

3 影响工作面长度的经济因素

采用优化设计方法，可求出单产和效率最高、效益最好的工作面长度。根据工作面日产量Qr和工作面长度L间的关系，用数学分析法，也可分析出经济上最佳的工作面长度。

取L为变量，可得函数Qr=f（L）.

每日割煤刀数N可表示为：

取L为变量，可得函数N=f（L）.

若将工作面中工人数目分为随着工作面长度变化而变化的人员数e和工作面长度变化无关的固定人数f两部分，故出勤总人数D可以表示为D=eL+f，工作面的效率P可表示为：

取L为变量，可得函数P=f（L）.

根据寸草塔煤矿实际数据，带入由式（1）、（2）、（3）相应三个函数中，可得图1。

图1 影响工作面长度的因素关系

由图1分析可知，综采工作面长度L为260～300 m时，工作面日产量Qr、每日割煤刀数N及工作面的效率P均处于A、B点范围之中，符合经济上合理的工作面长度要求。

4 结束语

通过技术分析和经济分析，及对寸草塔煤矿煤层赋存条件分析，并借鉴相邻矿井的成功经验，得出以下结论：寸草塔煤矿现有的360 m综采工作面不利于矿井稳产、高产，寸草塔煤矿综采工作面的合理长度应设计为260～300m之间。

[1]张宝红,魏献昌,夏孝明.影响高产高效工作面环境因素分析[J].矿业安全与环保,2002,29（4）:42-44.

[2]勒文学,勒钟铭.综放合理工作面长度分析[J].太原理工大学学报，2000,31（5）:508-510.

[3]谢广祥.综放工作面参数正交回归优化研究[J].煤炭学报,2001,26（3）:253-257.

[4]郭金刚.超长综放工作面关键技术与实施效果[J].中国煤炭,2002,28（2）:30-32.

[5]兰贵枝.对综采放顶煤开采工作面长度的一点看法[J].江苏煤炭,2001（4）:30-31.

Reasonable Length Analysis of Mining Face in Cuncaota Mine Shendong Coal Group

ZHENG Jian,LI An-rong
（Cuncaota No.1 Mine,Shendong Group,Ordos the Inner Mongolia 017209,China）

In the coal mining,in order to increase the recovery rate of coal,lengthening the working face is often adopted,but,in the actual operation,it can not be realized due to many geological,technical and economic restraining factors.Among them,technical factors can be divided into two categories: equipment and management.Economic factors also need fully considering.Only determining the reasonable working face length can ensure stable yield,high yield and high efficiency of mines.

working face length;geological factors;technological factors;economic factors

TD822+.1

A

1672-5050（2010）06-0064-02

2009-12-18

郑 健（1984—），男，山西运城人，本科，助理工程师，从事煤矿管理工作。

徐树文