单一走向长壁采煤法在采煤工作中的应用

孟光辉

平煤天安天力有限责任公司，河南平顶山 467000

随着我国煤炭行业的迅速发展，我国逐渐重视了煤炭开采技术的研究与探索，在此情况下，煤炭开采技术的研究得到了长远的发展。本文通过详细的分析单一走向长壁采煤法的工艺方法、各个方法的工艺流程、以及工艺参数，找出单一走向长壁采煤法在采煤工作中的发展趋势及应用隐患，并且针对隐患提出相应的可实施方案，力争为完善我国的单一走向长壁采煤法提供参考。

1 单一走向长壁采煤法概念

单一走向长壁采煤法简称为整层走向长壁采煤法，此采煤法的特点是回采的工作面按照煤层倾斜的方向布置，与此同时沿走向方向进行开采。这样会产生工作面的长度比较长，一般情况下为100m～150m。现阶段我国有3种单一走向长壁采煤法的采煤工艺，主要的采煤工艺按照采用采煤手段不同划分为炮采工艺、普通机械化工艺、综合机械化工艺。以下通过介绍与对比各个工艺的方法、流程、以及工艺参数等，得出今后单一走向长壁采煤法在采煤工作的发展趋势。

2 炮采工艺在采煤工作中的应用

炮采工艺主要包括爆破落煤、人工装煤、机械化运煤、顶板管理、循环工作组织等内容[1]。在实际的生产中对于爆破落矿的要求非常高。爆破落矿的生产工序主要包括打眼、装药、填炮泥、连炮线、爆破。现常用的煤电钻型号为MZ-12型，钻孔直径为38mm～45mm。使用比较多的是煤矿安梯炸药，并且使用煤矿许用电雷管。炮眼的间距可根据煤的硬度，一般情况下为1m～2m。炮眼的深度根据开帮进度而定，目前采用的较多开帮进度为1m～2m；深进度主要配合木支架用的，每次开帮进度可达1.6m～1.8m。炮眼装药量根据煤矿制定的吨煤炸药消耗定额计算公式为：Q=h⋅ L⋅ρ⋅q⋅ B，其中h代表采高，m；L代表工作面长度，m；ρ代表煤的密度，t/m3；q代表吨煤炸药消耗定额，kg/t；B代表开帮进度，m。为了缩短爆破时间提高工时利用率，本研究发现在使用瞬发电雷管的情况下，每次联爆一般为1 个～2个；当顶板比较好时，联爆量可以达到3个～5个。爆采可以利用爆破装煤，现阶段装煤率可以达到30%～40%，其余的由人工装运。而运煤方式则由煤层倾角决定，大多采用SGW-40、SGD-420等型号的刮板输送机运煤。对于顶板管理方面普遍使用的是单体支架支护，支护强度由采面直接顶荷载决定。其计算公式为：其中h为采高，m；ρ代表煤的密度，t/m3；α代表煤层的倾角；kd代表岩石的膨胀系数。在炮采的循环组织方面一般实施“浅进度、昼夜三循环、三班采煤、边采边准”的作业形式，其中浅进度指的是循环进度等于开帮进度。

3 普通机械化工艺

普通机械化采煤工艺与炮采工艺相似，包括爆破破煤、机械装煤、机械运煤、顶板管理、循环工作组织等内容。普采主要利用采煤机械同时进行落煤和装煤的工作，一般煤层较薄、顶板中等稳定的条件下选用BMD-100型单滚筒采煤机[2]，滚筒直径选择公式为：D =h -k，其中h代表采高，m；k代表留顶煤，一般为0.1m～0.2m。采用滚筒式采煤机落煤时，每割一刀煤的产量可用下式计算：Q = L⋅ h⋅ d⋅ρ⋅µ，其中L代表工作面长度，m；h代表采高，m；d代表截深，m；ρ代表煤的密度，t/m3；µ代表工作面采出率，%。滚筒采煤机装煤的过程基本上是依靠螺旋桨叶片将破碎的煤装入溜槽。双向采煤时，由于冒顶、片帮等原因产生的余煤会影响截割工作，应该借助其他辅助方法进行清理，比如在输煤机上装铲煤板等。采煤机的截割工作是整个生产过程中的中心环节。因此研究普通机械化工艺在采煤工作中应用首先就要对采煤机的牵引速度进行估算。根据经验及科学工程计算，采煤机单位时间内截割煤层的有效体积为：η= d⋅ D⋅ v，其中d代表截深，m；D代表滚筒直径，m；v代表采煤机的牵引速度，m/min。普采工作面顶板支护的主要运用支架为单体液压支柱。近年来施工中常用到Dw06～Dw20型支柱[3]，在采高不断增大的情况下，在支柱的活柱部位焊接加长段可以达到支护高度为2 240m～2 500m。需要的支架最大高度可以运用下式进行计算 ：H = H1- m-a，H1代表最大截割高度，mm；m代表顶梁厚度，mm；a代表为了避免工作面无支柱状态所留活支柱的长度，mm。根据经验得出普采的支护密度可以由下式表示：，其中P代表工作面支护强度，kPa；F代表支柱额定的工作阻力，kN/根；γ代表支柱额定的工作阻力实际利用率，单体液压支柱为0.85。

4 综合机械化工艺

综合机械化采煤工艺就是要将破煤、装煤、运煤、顶板管理等几个主要生产工序全部实现机械化，这是我国现阶段最先进的采煤方法。在综合机械化采煤工艺最重要的就是采煤机的选择问题。其设备选择一般情况下都是根据煤层条件进行液压支架的选择，再根据液压支架和煤层选择采煤机。采煤机的最大生产能力为：Q = 60v⋅ h⋅ d ⋅ρ⋅c，其中v代表采煤机最大牵引速度 ，m/min；d代表截深，m；ρ代表实体煤的厚度，t/m3；h代表采高，m；c代表工作面出煤率。其工作方式有3种：1）前滚筒割顶煤、后滚筒割底煤并装余煤。采用此方法往返运行一次可以进两刀，提高了工作效率；2）前滚筒割底煤，后滚筒割顶煤。此采煤方法只用于煤层中用于煤层中部有较厚的夹矸；3）前滚筒割底煤，后滚筒割顶煤。一般在薄煤层中有较多的使用。顶板管理支架与普采相似，支架的操作要遵循“快、正、够、匀、平、紧、严、净”的八字方针。

由上述的各个采煤工艺的方法、流程、以及工艺参数可以看出今后单一走向长壁采煤法逐渐转向机械化、智能化的轨道上。

5 单一走向长壁采煤法的应用隐患及防治

在进行单一走向长壁采煤法时，进入仰采区域时，搭建的棚梁时常会出现不平的现象，严重情况会出现侧向倾斜的状况。容易导致冒顶从而造成工作面不安全的隐患。所以在施工过程中要严格管理架棚的距离，适当的减小棚间距，在工作面片帮程度较深的情况下，需要将作业流程加以改变，并且在片帮的地方增设梁柱，进行超前支护来控制煤墙的稳定，防止煤墙出现侧冒顶的情况。

[1]邹喜正，刘长友.安全高效矿井开采技术[M].徐州：中国矿大出版社，2007.

[2]曲春刚.薄煤层中实现高产高效的技术探讨[J].煤炭技术，2007(3).

[3]郭忠华，郎宝华.单体液压支柱工作面支护密度的分析与设计[J].科技信息，2007(3).