薄煤层综采工作面合理长度的探讨与研究

单天琦　靳远志　姜辉

摘 要：工作面长度的大小是高产、高效的重要因素。在合理的范围内增加工作面长度能够实现日产量的增加。为了确定薄煤层综采工作面的长度的大小，首先根据技术特点确定工作面的长度，其次根据经济效益得到了产量、刀数与工作面长度大小之间的函数关系式，得到在三种煤层条件下工作面最合适的长度。为薄煤层综采工作面的最佳长度范围提供了参考。

关键词：薄煤层；综采工作面；合理长度；地质条件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.115

目前我国的薄煤层的储量占我国已探煤层的百分之22，煤质普遍较好，做好薄煤层综采具有重大意义，但是薄煤层工作面受两个因素影响一个是地质条件，一个是经济因素；单纯加大工作面长度，目前的技术条件能力受到限制。作者试图通过技术和经济两方面进行比较和探讨，最终确定薄煤层工作面的最合理长度，为我国薄煤层综采采提供一个科学依据。

1 依据地质条件和技术特点确定薄煤层工作面最佳长度

1.1 地质条件

地质条件是影响薄煤层开采的最重要的因素之一。一些大断层等地质构造极大地影响了施工的难度；小而多的断层构造也是影响工作面现场的支护、生产，工作面长度越大，含有的断层等构造就越多，工作面就越难退，工作面的支护也承载很大压力；另外顶板存在破碎、二合顶等情况也极大地限制了推进的速度。因此，以上几个方面，都直接制约了薄煤层工作面长度的选择。

根据目前我国的地质构造条件和现有的薄煤层开采经验可知，倾角在5°～25°之间的薄煤层综采工作面的最佳范围是120～150米。煤矿地质条件比较恶劣，技术能力比较差的矿井可以取较大值。倾角大于25°的时候，根据地质条件的变化适当的减小工作面的开采长度。

1.2 技术特点

技术特点主要包括回采方法、装备水平、管理能力。回采方法的选择，直接关系到薄煤层综采工作面的长度。影响工作面长度的设备因素主要有采煤机、刮板输送机、液压支架。输送机的运输能力工作面的长度增加而减小，发生机电事故的概率随面长增加而增加，如果面长设计的过长，日进倒数减少，推进能力下降，还会引起顶板变化，加大了支护的难度，有可能发生顶板漏顶事故。总的来说，我们在开采过程中要及时拉架，随时观察顶板变化，把工作面长度控制在120～160米之间，技术能力都能够适应。

2 依据经济条件确定工作面长度

薄煤层综采工作面的经济条件包括工作面日产量Qr、日进刀数N和工作面的效率P等，根据工作面的具体情况，可得到产量高、效益好的最佳薄煤层综采工作面长度。

根据工作面日产量Qr和工作面长度L之间的关系式，用数学分析法，也可以分析出经济上最佳的工作面长度。

Qr={TK/[（L-1）（1/vc+1/vk）+t3]}LMBRC

式中 T-全日，1440min；

K-采煤机日开机率，%；

l-工作面端部采煤机斜切进刀长度，m；

vc-采煤机割煤时牵引速度，m/min；

vk-采煤机反向空牵引或清浮煤、割底煤时的牵引速度，m/min；

t3-采煤机反向操作和進刀所需时间，min；

M-工作面采高，m；

B-循环进度，即采煤机截深，m；

R-工作面煤的密度，t/m3

C-工作面采出率，取0.95～0.97。

每日割煤刀数N可表示为

N= TK/[（L-1）（1/vc+1/vk）+t3]

工作面中工人数目可分为随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=eL+f，工作面的效率P可表示为

P=Qr/D

对于某一特定工作面，可测定和统计出各参数，然后以工作面长度为自变量，将各参数分别带入以上各式，并可作出Qr=f（L）、N=f（L）、P=f（L）三条曲线（如图1所示），可见，产量、日割煤刀数、效率的增加都只是在工作面一定长度范围内，超过这个范围反而会下降。

1—N=f（L）；2—Qr=f（L）；3—P=f（L）

3 结论

（1）根据薄煤层综采工作面的地质条件，结合本煤矿具体的生产时间经验得出薄煤层综采工作面（缓倾斜）长度应在120～150米之间。

（2）从设备工艺、技术特点等方面进行分析，工作面长度为140～170米之间。

（3）分析了工作面日产量、日割煤刀数、工作面效率、开机率与工作面长度的关系，得出工作面长度与工作面日产量成正比，与日割煤刀数和开机率成反比，工作面效率呈现先增大再减小的抛物线形状变化。所以具体的薄煤层综采工作面长度可以通过将数据代入公式得出具体的薄煤层综采工作面的最佳长度。

参考文献：

[1]色恩广，陈崇，李成伟.薄煤层综合机械化开采工作面合理长度的确定[J].矿山天地，2004，23（05）：187-188.

[2]梁洪光.薄煤层综采技术发展现状[J].煤矿开采，2009，14（01）：9-11.

作者简介：单天琦（1989-），男，山东枣庄人，学士，采矿助理工程师，现任技术员，主要从事薄煤层开采与安全方面的研究。