摘 要:文章以山西潞安集团高河能源有限公司采用F8500/22/42型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架为例,系统的介绍了在局部出现煤层厚度增加、倾角变大现象的复杂地质条件下,大胆采用新工艺、新方法、新设备,进一步提高矿井工作面的安全系数,增加矿井工作面回采率,为建设现代化高产高效矿井提供保障。
关键词:低位放顶煤;大采高;低位放顶煤液压支架
1 煤层赋存情况
E1305工作面回采煤层为3#煤层,赋存于二叠系下统山西组(P1s),为泻湖相沉积,黑色,块状,以亮煤为主,暗煤次之,光亮型煤,参差状断口,似金属光泽。煤层厚度较稳定,煤厚6.77m~7.48m,平均厚度7.06m,该工作面内煤层倾角2°~10°,平均角度5°。根据目前开采揭露,工作面局部出现煤层厚度增加、倾角变大现象,开采条件复杂。
2 开采技术条件
2013年度高河矿井瓦斯涌出量测定结果可知矿井绝对瓦斯涌出量240.70m3/min,为高瓦斯矿井;该工作面所采3#煤层具有煤尘爆炸性;无煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险性;无自然发火现象,属不易自燃煤层;地温19.9℃左右属于正常地温;地压正常。
3 采煤工艺比选
根据高河矿煤厚度呈不规则分布,厚度变化系数较大,开采技术条件复杂的特点,矿井可选用的采煤工艺有综采放顶煤一次采全高和分层综采两个方案,现将两种方案优缺点比较如下。
3.1 分层综采
分层开采掘进率高,工效低,经济效益差,但由于回采率高,适应性广,现还有一定的市场,适用于不适宜放顶煤开采的厚煤层开采。根据地质报告,工作面3#煤煤厚6.77m~7.48m,平均厚度7.06m,工作面局部出现煤层厚度增加、倾角变大现象,开采条件复杂,若选用分层开采,最多能分为三层。但分层开采存在如下问题:(1)开采投入高,人工铺网劳动强度大,工作面工序复杂,工作面需要多掘进三组工作面运输、回风顺槽,煤巷掘进工程量大,回采工作面搬家倒面次数多,搬家费用高。(2)区段分层周期长,多次启闭,引起自燃发火频繁;工作面产量低;工作面的机动性变差,对地质条件的适应性降低,资源损失增大。
3.2 综放开采
我国综采放顶煤始于20世纪80年代初,20多年来得到了迅速的发展,目前综放开采单面年产最高已超550万吨,我国已成为世界上综放开采技术发展最快、拥有综放工作面最多的国家。实践证明,在厚煤层中采用放顶煤开采较分层开采具有明显的优越性。
综放开采主要优点有:顺槽掘进量少,掘进费用低,缓和了采掘关系;减少了搬家倒面次数,节省了综采面搬迁、安装的费用;较分层开采减少了铺网工序,降低了材料、工资及巷道维护等费用;提高了块煤率,提高了煤炭售价;减少了设备的运行费(如采煤机),相对减少了设备折旧费或租赁费;有利于矿井的集中生产和集中控制,有利于实现减面、减人、提效的目标;提高劳动生产率,降低成本。资料统计表明,放顶煤比分层开采提高工效2~5倍,吨煤成本降低8~20元,经济效益十分显著;对于厚度变化较大的厚煤层,更利于提高回采率,提高资源利用率。
综放开采的缺点:对于厚度稳定且采高适宜于分层的煤层,综放工作面回采率偏低,一般在80%~85%左右;煤尘大,一般比分层开采高出1~3倍;对于硬度大、裂隙不发育、埋藏浅、地压小的煤层适应性差。虽然综放开采存在一些问题,但经过近20年的科研和生产实践,大部分问题已有了比较完善的应对措施。
3.3 结论
由于综放开采较分层综采有较大的优势,不仅经济效益好,而且技术可行,3#煤层的采煤方法采用大采高综放一次采全高。
4 采煤工艺
4.1 回采工序
采煤机斜切进刀→割煤→移架→推前部刮板输送机→放煤→拉后部刮板输送机→推移转载机→拉前、后刮板输送机机头→下一循环采煤机斜切进刀。
4.2 说明
(1)割煤。工作面采用太原矿山机械厂生产的MG400/930-WD电牵引双滚筒采煤机(滚筒有效截深800mm)进行割煤。其技术特征见表1。
表1 采煤机主要技术特征表
正常割煤时,前滚筒割顶煤,后滚筒割底煤。采煤机滚筒旋转时,煤被滚筒上的截齿破碎下来,并由滚筒上的螺旋叶片装入前刮板运输机。少量煤在推前刮板运输机时被铲煤板装入刮板运输机内。极少量散落在支架与支架间、支架与前溜间的浮煤,由人工装入前刮板运输机。采煤机进刀方式见图1。
图1 割煤进刀图
工作面采高控制在3.5±0.1m,保证工作面“三直一平”要求。
(2)移架。本工作面采用ZF8500/22/42型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架,操作方式为手动快速操作移架,移架步距800mm。正常情况移架滞后采煤机后滚筒5m进行,及时支护顶板,根据顶板情况,可紧跟前滚筒拉架,局部煤墙片帮较宽或顶板破碎时超前移架控制顶板。操作要求:收侧护板时,侧护板正下方严禁站人,并且与相临支架不咬、不啃;移架要带压移架,做到快、匀、正、直、稳;支架前柱及前梁初撑力要达到24MPa;及时打出逼帮板。
(3)推前部刮板输送机、拉后部刮板输送机。
(4)放顶煤。移过支架、后部刮板输送机高速运转时,方可放煤。一旦输送机停止(或低速)运转时,立即停止放煤。
(5)运煤。工作面机组割下的底煤和支架放下的顶煤分别由前后两部输送机运至端头卸载,经转载机→E1305胶带顺槽胶带输送机→东翼胶带大巷胶带输送机→煤仓→主井提升至地面。
5 结束语
利用ZF8500/22/42型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架支护工作面,MG400/930-WD电牵引双滚筒采煤机割煤,克服了传统封大采高综放采煤工艺等诸多缺点,工作面回采效果好,工艺简单,回采率高,工作面切眼长275m,煤层平均厚度为7.06m,工作面采高3.5±0.1m,放煤高度3.56m,采放比1:1.017,割煤回收率为98%,顶煤回收率为88%,工作面的循环产量为1972.22吨。
参考文献
[1]国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社,2012.
[2]采矿工程设计手册[M].煤炭工业出版社,2012.
作者简介:丁源(1985-),男,内蒙古集宁人,2010年毕业于太原理工大学矿业工程学院安全工程专业,现从事矿井设计工作。