一次采全高工作面

一次采全高工作面（共7篇）

一次采全高工作面 篇1

0 引言

随着人们对于能源需求的不断提升, 煤矿开发也在逐步扩大, 人们对于各种采煤设备的要求也越来越高。其中, 关于综采是中国最先进的采煤工业, 本文结合山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司武甲分公司矿井对其进行具体介绍, 具有很好的借鉴意义。

1 案例分析

山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司武甲分公司矿井位于山西省阳城县北西部, 距县城约30km, 隶属于山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司。井田处于沁水块坳的南部, 面积15.723 7 km2, 批采3号、15号煤层, 其中3号煤层厚度3.71 m~6.43 m, 平均5.16 m, 煤层中含矸0层~5层, 煤层赋存平缓, 结构简单, 顶底板岩性良好, 地质及水文地质条件简单, 属全井田稳定可采的厚煤层, 属煤与瓦斯突出矿井, 煤尘无爆炸危险性, 属不易自燃煤层, 矿井处在地温正常区域。全井田开采技术条件优越, 适宜于综合机械化采煤和建设大中型矿井。矿井地质储量为188.02 Mt。

2 关于综合机械化一次采全高工作面机械设备的选型原则

为了实现全高工作面综采总体设计目标, 关于综合机械化一次采全高工作面机械设备的配套以及选型, 必须符合以下几个条件:a) 按照全高工作面综采总体设计的能力来制定相关机械设备配套与选型的原则;b) 结合全高综采工作面的地质条件进行详细分析, 清晰煤层赋存条件以及厚度, 清晰煤的层、节理发育状况, 清晰相临近的采区矿压、瓦斯含量以及水文地质等情况, 清晰附近的围岩情况, 然后结合这些综合考虑全高综采设备配套与选型, 并把其作为依据。其中, 本次实验中的具体采煤方法为, 工作人员根据3号煤层的赋存状况和井田开拓特征, 结合矿井设计规模和晋城地区综采一次采全高开采3号煤层的成功经验, 确定矿井采用长壁综采一次采全高的采煤方法, 顶板采用全部垮落法管理;c) 关于综放工艺与配套设备之间一定要相互协调、相互适应[1];d) 在进行配套选型时, 首先要收集相关的信息数据, 或者是进行实地考验, 然后分析这些设备的设计能力、开机率以及安全可靠程度等, 分析这些设备故障的原因以及相关影响因素等, 最后一定要严格遵照国内同类型设备的具体使用情况, 制定相关的选点订货依据。在进行订货时, 一定要保证所选设备功能齐全, 并且具有良好的可靠性, 易于操作。如下图1所示, 为常见的采煤工作面系统示意图。

其中, 关于初期工作面的主要配备情况如下:

采煤机:MGTY500/1200-3.3D双滚筒电牵引采煤机, 电机总功率1 200 k W, 最大采高5.0 m;

可弯曲刮板输送机:SGZ-764/400型双中链刮板输送机, 功率400 k W;

液压支架:ZZ9200/24/50;

转载机:SZZ-764/132型, 功率132 k W;

破碎机:PEM110型, 功率110 k W;

顺槽带式输送机:SSJ1000/160×2型可伸缩带式输送机, 带宽1.0 m, 功率2×160 k W。

3 关于综合机械化一次采全高工作面对于三机选型的详细要求

关于综合机械化一次采全高工作面对于三机选型的详细要求如下:

a) 关于采煤机的选型一定要满足其采煤能力的需求, 同时还要满足全高工作面对于机采设计的高度要求。对于采煤机截割功率以及牵引功率也需要达到设计的使用要求, 保证所选机型牵引速度适宜, 而且有专门的牵引机构, 这样就能够与输送机相适应配套。对于采煤机的卧底量以及挑顶需要满足设计要求, 保证良好的装煤效果。条件允许的情况下, 最好使用双向装煤, 而且在采煤机的切割部位要配备喷雾降尘装置[2]。为了降低采煤辅助时间, 保证系统的操作更加完善, 关于处理端部底煤最好能够自动开缺口, 而且能够随机集中控制操作系统。最后, 要配置齐备的保护装置;

b) 按照全高综采设计能力的要求, 寻找与之相匹配的刮板输送机, 而且保证它的运输能力的同时, 要使其也能够和采煤机的割煤、放煤能力相互匹配。在本次实验中, 工作人员采用的井下运输系统为井下大巷煤炭运输, 采用胶带运输机, 型号为DTL100/80/2×160, 电动机YB2-315L1-4, N=160 k W (防爆) 两台, 带宽为1.0 m。另外, 因为全高工作面选用的是输送机, 所以为了保证使用方便, 可以在满足运输能力的条件下, 选择体积相对小一点的输送机。关于急斜工作面需要有专门的防滑装置, 这样可以限制煤炭向下滑滚[3]。关于输送机的结构, 需要满足采煤机运行的稳定性, 而且能够达到工作面总体装置关于卸载方式的需求, 保证输送机能够满足左工作面或者是右工作面的使用, 保证输送机控制的可靠性以及安全性;

c) 在进行全高支架的时候, 一定要严格分析所处区域的地质条件以及矿压情况, 并且运用科学的方法计算出合理的工作阻力以及初撑力。关于全高支架, 主要是为了便于操作观察, 大多情况下均是以本架操作为主, 但是对于急斜工作面的情况, 需要采用邻架操作。在全高支架的顶梁前端需要有专门的伸缩梁以及护帮装置, 这样能够有效地预防支架端面冒落及煤壁片帮的情况。为了方便放煤, 在保证机构强度的首要条件下, 进行全高支架放煤口的设计时, 一方面要尽可能地大些, 另一方面要设计有配套的松动顶煤以及破碎顶煤装置。关于全高支架后部的尾部空间, 一定要有足够的空间和过煤高度, 这样不仅能够保证其放置后输送机, 同时还可以保证输送机的正常运行。对于全高支架还需要配备专门的大流量液压控制系统, 这样可以提升移架速度, 保证放煤口及时开闭, 能够有效地避免输送机过载或者是矸石混入情况的发生。另外, 全高支架架间以及全高支架的尾部, 一定要有严密的防护设施, 避免出现煤矸窜入架内的情况。足够的通风断面、宽敞的人行道以及布置简洁整齐的支架管路系统等都是全高支架应该必备的。

4 关于综合机械化一次采全高工作面对于重点设备配套的要求及应用

在进行综合机械化一次采全高工作面机械设备之间位置以及相互配合关系的调整和设计时, 一定要综合考虑, 避免出现无法协调就位的情况, 造成整个系统安全以及使用的不便。而且, 在各种配套设备到矿之后, 一定要进行地面组装及调试, 确定各设备间相互配套关系, 观察空间相对位置符合要求的程度, 对于存在的问题要及时解决;另一方面, 关于重点设备配套的一些技术性能问题, 一定要满足相互协调适应, 同时又符合总体设计的要求[4]。切记, 配套设备技术指标一定要尽量统一, 需要特别注意的是设备电源、液压系统压力等。这样关于设备的安装及运行过程中, 不仅便于布置与使用, 同时也便于维修与管理[5]。保证刮板输送机中部槽长度能够同液压支架的中心距保持一致, 保证采煤机牵引速度能够同液压支架的移架速度保持步调一致。

另外, 对于同一系统中, 不同的配套设备之间因为存在一定的生产能力的关系, 所以各配套设备间的能力配套就显得十分重要。其中, 关于能力配套主要包含以下几点:采煤机采煤能力、输送机能力及放煤能力三者之间的配套关系;支架放煤能力、转载机运输能力及后输送机运输能力等之间的配套关系等。

5 结语

中国综合机械化一次采全高工作面机械设备的选型及应用是一个十分重要的问题, 需要研究者继续研究, 争取以最佳的机械设备投入工作, 提升中国煤矿事业的发展。

摘要：分别从三个方面针对综合机械化一次采全高机械设备选型及应用进行综合阐述, 希望能够对于相关研究者有所帮助, 为中国煤矿事业的发展尽一份绵力。

关键词：综采全高,工作面,机械设备,选型

参考文献

[1]周学文, 李强.对综采工作面设备选型及配套应用的研究与分析[J].科学咨询 (科技·管理) , 2010 (11) :61-62.

[2]张士用.浅谈如何做好综采工作面机电设备安装回撤工作[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2010 (07) :56-58.

[3]田野, 熊图.综采工作面“三机”配套合理性分析[J].内蒙古煤炭经济, 2011 (03) :24-26.

[4]吕宏, 孟国胜, 徐晓宏, 等.厚煤层综放开采设备选型及配套探讨研究[J].山西焦煤科技, 2012, 01 (15) :44-45.

[5]张文, 王纪山, 李文皓.柔性树脂纤维网在综采放顶煤工作面回撤中的应用[J].煤矿支护, 2011, 11 (15) :69-70.

厚煤层一次采全高的探讨 篇2

7222综采工作面位于界沟煤矿7#煤层东翼采区, 采区回采巷道采用双巷掘进准备方式, 标高-345~-415 m, 该面走向长1 350 m, 倾斜长180 m, 煤层厚3.5~7.0 m, 平均4.4 m, 煤层倾角4°~20°, 平均10°, 煤层较稳定, 回采方法为一次采全高综合机械化采煤, 可采储量118万t。

2 厚煤层开采方法

从目前我国多数煤炭企业的开采技术上来看, 厚煤层的开采方法可分为3种:

(1) 一次采全高、不留顶底煤的开采技术, 现阶段在全国大面积推广使用, 取得了很好的经济效益。

(2) 采取放顶煤开采方法, 即在煤层的下部布置一个中厚采高的工作面, 随着工作面的推进, 在前方支承压力作用下, 使工作面上部的煤体压裂破碎, 并在支架尾部切顶线附近冒落运出的采煤方法。但放顶煤开采有其本身的弊端, 对工作面采场围岩的破坏范围大、回采率低、瓦斯涌出量加大, 出现自然发火严重、煤尘超标等技术和安全问题。

(3) 传统的分层开采方法, 即将厚煤层分为若干层, 分别进行开采, 虽然采用这种方法能提高工作面的回采率, 但需要开拓新的巷道, 工程量比较大, 从经济、技术、安全等方面考虑, 都不甚合理[1,2]。

3 一次采全高开采和放顶煤开采比较

将7222工作面和该矿已经开采结束、采用放顶煤开采生产的7211工作面作比较, 7211工作面位于7222工作面上一区段, 平均煤厚4.3 m, 该面走向长1 230 m, 倾斜长175 m, 两工作面赋存条件非常相似, 可进行具体数据的比较。

3.1 单产及推进度

矿方具体数据显示, 7211工作面于2009年10月投产, 截止2011年3月回采结束, 共采煤108.3万t, 回采率88%, 平均单产60 200 t/月, 推进度60.2 m/月;7222一次采全高工作面2011年5月至2012年2月, 共采煤90.4万t, 平均单产90 400 t/月, 推进度85.8 m/月。由此可见, 一次采全高开采比放顶煤综采在单产和推进度方面都提高了不少。

3.2 材料消耗

矿方具体数据显示, 7211工作面开采18个月共消耗材料及其他费用1927.8万元, 平均消耗107.1万元/月, 煤耗17.8万元/万t。7222一次采全高工作面10个月共消耗材料费1 374.1万元, 平均消耗137.4万元/月, 煤耗15.2万元/万t。

经对比可知, 一次采全高开采比放顶煤开采吨煤材料费下降2.6元, 7222工作面总体能节约材料费200多万元。

3.3 回采工效

通过计算可得出, 7211工作面放顶煤开采工效为12.7 t/工 (按190人、每人每月25个班计算) 。7222工作面一次采全高开采工效21.3 t/工 (按170人、每人每月25个班计算) 。

由此可见, 一次采全高开采工效比放顶煤开采工效提高了不少。

3.4 安全管理

3.4.1 顶板及矿压控制

7211放顶煤综采面顶煤经常片帮、漏顶, 并且多采用人工超前控制, 安全隐患大;周期来压步距为13 m, 前立柱初撑力在10~20 MPa, 两巷超前控制距离在40~50 m范围。

7222一次采全高综采面支架工作阻力比较大, 可达7 600 k N, 工作阻力、支护强度都得到了很大的提高, 正常回采期间减少了工作面的片帮、漏顶次数, 支架受力较为均匀, 受力状态比较好;周期来压步距为10 m, 两巷超前控制距离在30 m。

3.4.2 工作面管理

放顶煤综采面在回采过程中, 经常出现煤壁片帮, 两巷超前压力较大, 两端头的三角煤很难控制, 存在上下出口高度不够等现象, 并且末采收尾阶段, 沿顶煤铺网, 经常出现煤壁片帮掉顶, 施工难度大, 易造成顶板空顶等现象。

一次采全高综采面在初采时也会出现煤壁片帮, 正常回采后, 煤壁片帮问题得到解决, 两巷挑到顶板, 利于两巷顶板的安全控制, 末采时跟顶铺网, 有利于加快铺网的速度, 便于施工, 便于安全管理。

3.4.3 通风与瓦斯管理

放顶煤综采工作面采高在1.8 m左右, 采放比1∶1.4左右, 工作面通风断面小, 上隅角瓦斯容易超限, 顶煤放不净, 容易发生煤层自燃现象, 不利于防火, 如果加大风速, 易造成煤尘飞扬, 不利于职工身体健康。

一次采全高开采通风断面大, 有利于工作面温度的降低、上隅角瓦斯管理及遏制煤尘飞扬等, 因此, 在通风与瓦斯管理方面比放顶煤开采更易于管理和控制。

4 一次采全高开采和分层开采比较

7222工作面煤层厚3.5~7.0 m, 平均4.4 m, 按分层开采, 以分层2.0 m为准, 可分为2个分层, 以此对一次采全高和分层开采的各种费用计算比较如下。

4.1 工作面产量

一次采全高工作面产量:A1=v1M1L1ρc1

分层采工作面产量:A2=v2M2L2ρc2

式中, A1、A2分别为一次采全高和分层开采的产量, 万t;v1、v2分别为一次采全高和分层开采工作面推进速度, 可视为近似相等, 85.8 m/月;L1、L2分别为一次采全高和分层开采工作面长度, 相同 (以同一个面比较) , 180 m;ρ为煤的比重, 取1.33 t/m3;c1、c2分别为一次采全高和分层开采工作面回采率, c1取93%, c2取95%;M1、M2分别为一次采全高和分层开采采高, M1取4.4 m, M2取2.0 m。

经计算, A1=8.41万t

A2=3.90万t

4.2 掘进工作量

按同一个工作面布局, 分层开采比一次采全高需要多掘进多条巷道, 所以分层开采的掘进工程量要大很多。

4.3 吨煤材料费

B1为一次采全高吨煤材料费, B1=17.8元/t;B2为分层开采吨煤材料费;

设所投入材料费分别为F1、F2, 可近似看成相等。

则:B1=F1/A1, B2=F2/A2

因产量A1=8.41万t>2A2, 所以B1<2B2。

另外, 分层开采中又增加了铺网、注浆、油脂、乳化液、坑木等材料消耗, 所以, 一次采全高开采吨煤材料费要比分层开采小得多。

4.4 吨煤电耗

一次采全高设备的功率虽然大一些, 但总体的耗电量还是比两个分层开采小得多, 所以, 以7222工作面为例的话, 一次采全高的吨煤电耗比分层开采的吨煤电耗小得多。

4.5 一次采全高和分层开采优、缺点综合比较

一次采全高具有初期投资大、安装工作量大、设备笨重等缺点, 但随着高新技术的发展, 将会逐步得到解决。分层开采是一种传统的中厚煤层开采方法, 但存在巷道掘进量大、成本高、工艺复杂、工作效率低、技术落后、安全性差等问题, 而且这些问题是很难克服的。

5 结论

一次采全高开采和放顶煤开采、分层开采这两种采煤方法相比, 实现了增产、减员、提效、降低成本的目的, 取得了显著的经济和技术效果, 已成为厚煤层开采的发展方向之一, 有其自身的优越性。

摘要：结合界沟煤矿地质构造特征、煤层赋存条件、资源储存状况, 将厚煤层一次采全高与放顶煤开采、分层开采等采煤技术进行综合对比, 探讨其优越性。

关键词：厚煤层,采全高,放顶煤,分层开采

参考文献

[1]杨振复, 罗思波, 李鸿昌.放顶煤开采技术与放顶煤支架[M].北京:煤炭工业出版社, 1995

一次采全高工作面 篇3

目前我国大采高工作面回采装备 (尤其是采煤机) 绝大部分是以进口设备为主, 与国际先进水平尚存在差距。一些矿井在设备的使用过程中也出现了不同的问题, 设备的维修费用过高, 配件需要进口, 一些企业为了不耽搁生产不得不采购大量的配件以备应急之需, 这样就呆滞大量的资金。我国尚没有一种体积小、结构紧凑、使用方便、采高达到4m以上的短壁采煤机, 这种状况极大的制约了中小型矿井机械化程度的提高。随着煤矿企业兼并, 重组整合工作的推进, 大量的中小型矿井整合完成, 按照“总量适度、优化布局、产能置换、关小上大、提升水平”的原则, 这些矿井都面临着改造升级的紧迫问题, 但受限于设备、采高、供电、投入等原因无法实现安全高效的综合机械化开采。

晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司率先提出“割内放外”采煤工艺, 并研制生产出了一次采全高短壁工作面采煤机及配套装备。从一定程度上将解决大型综采设备开采无法开采的资源相对分散、储量相对较少的煤炭开采难题, 对促进我国中小型矿井安全高效生产, 提高资源回收率, 将具有显著经济效益和社会效益。

2 一次采全高短壁工作面采煤机及“割内放外”工艺

一次采全高短壁工作面采煤机及“割内放外”工艺是为中小型矿井实现高效综采生产而提出设计的, 其核心是在回采过程中运用新型采煤机的结构特点, 巧妙的利用顶板压力、重力及采动影响作用, 来实现“割内放外”的采煤工艺。

一次采全高短壁工作面采煤机

一次采全高短壁工作面采煤机它是由多电机驱动的齿轮-销轨式无链交流电牵引采煤机。该机由有三部电动机驱动, 即牵引电机、截割电机和油泵电机。该采煤机主要由1、截割臂;2、行走轮组件;3、支腿组件;4、箱体总成;5、连接部;6、滑道;7、截割臂;8、回转座;9、装煤滚筒等组成。

2.2“割内放外”采煤工艺工艺流程简介

采煤机从刮板机机尾顺槽巷道煤壁内直接进刀割煤, 总截割深度为1.2 m, 采煤机截割头实际截割厚度为07~0.8 m, 其余靠近采空区侧煤体受矿压、自重和采动的影响自然垮落进入刮板溜槽。

采煤机截割头可随截割臂上、下、内、外摆动。截割头上下移动时, 上部煤体垮落进入刮板输送机, 靠近底板的下部煤体由截割头内外摆动实现截割。割落的煤体由采煤机后部的装煤装置推入刮板输送机。当采煤机截割煤体向前移动后, 紧随其后的轻型大采高液压支架即可拉架及时支护顶板 (先拉架后推溜) , 最大限度的减少了顶板暴露面积和暴露时间, 减少甚至避免了顶板超前冒落等事故的发生, 极大的提高了工作面的安全性, 保障工作面安全快速推进。采煤工艺流程如下图所示:

3 一次采全高短壁工作面采煤机及“割内放外”的工业性试验

3.1 试验地点及时间

2010年9月~2011年7月在晋煤集团赵庄二号井1305回采工作面进行了井下工业性试验。

3.2 试验环境

1305工作面采用倾斜长壁后退式综合机械化采煤法, 采高5m, 采用全部垮落法管理顶板, 开采煤层为3#煤层, 煤层倾角一般在10°以内, 局部有褶曲, 倾角可能增大, 属近水平煤层。区内地质构造简单, 断层较少, 可能出现无碳柱陷落柱煤层, 易于开采。煤层顶、底部较软、中部较硬。顶煤1.2m范围内裂隙发育, 层理明显。距底板1.5m处有夹矸, 夹矸下有软煤, 厚10-20mm, 夹矸稳定, 而软煤不稳定。顶板岩性主要为泥岩、沙质泥岩、砂岩互层。底板主要是泥岩、粉砂岩, 局部为细砂岩。

3.3 工作面设备配套情况

1305工作面主要设备有:一次采全高短壁工作面采煤机、轻型大采高液压支架和工作面三机, 具体型号为:MG120/181-NMD采煤机、SGZ764/315刮板机、SZB764/132转载机、PLM800破碎机、ZY5500/24/52型掩护式液压支架、CZ6000/24/52进回风巷道超前支护支架。

3.4 试验内容

试验研究了一次采全高短壁工作面采煤机能否实现如下功能:

3.4.1 采高2.6~6 m, 卧底量≤320 mm, 总重30 t以下;

3.4.2 截深1000~1200 mm, 生产能力250 t/h以上;

3.4.3 适应工作面倾角≤15°;

3.4.4 适应煤质硬度普氏系数≤3;

3.4.5 电压1140V, 装机功率小于200 k W;

3.4.6 采用交流电牵引系统, 摆线轮销排式无链牵引;

3.4.7 采用PLC控制, 具有状态检测、过载保护、故障诊断功能;

3.4.8 具有手动控制和无线电遥控两种操作方式;

3.4.9 配套刮板机SGZ764/200或SGZ764/315。

3.5 试验过程记录

3.5.1 采煤机运行状况

第2代采煤机于2010年9月27日在赵庄二号井1305工作面开始试采, 2010年9月27日~10月19日期间, 每班割煤平均30架左右;2010年10月20~10月24日期间, 割煤效率有所提升, 平均每班45架;2010年10月26日~12月15日期间, 采煤机可以轻松实现每班割煤一刀及一刀以上, 甚至在11月26日、12月12日实现了一班生产两刀的突破。

2011年2月中旬至3月底, 随着对设备配套中问题和不足的持续改进, 工人对新型设备的操作日益熟练后, 正常生产中, 每天 (两个班生产) 可以较轻松地实现四刀的产量。

在采煤机的工业性试验中, 1305回采工作面运行情况如下:

3.5.1. 1 工作面设备配套:配套尺寸符合设计要求;在头部、尾部采煤机的卧底量符合要求。

3.5.1. 2 采煤机性能:各手把、按钮、摇控器操作灵活、准确, 符合设计要求;各仪表、显示屏正确清晰。

3.5.1. 3 采高4.5~5.3 m, 支架最大工作高度5.2 m可以满足要求 (移架时间最快25~30秒/架) 。采煤机在输送机机尾巷道内直接进刀, 不用斜切进刀。新型采煤机“采内”的最大截深700 mm, 平均截深600 mm, “放外”实现的剥煤的截深500~700 mm;这样采煤机就很好地实现了一次切割的“割内放外”的采煤机截深1.2m的技术目标。大大地提升采煤机的切割效能, 比传统的滚筒式采煤机体现出显著的技术进步。

3.5.1. 4 割煤速度:统计表明, 割10架煤用时20分。

工作潜在能力推算:工作面61架, 正常工况, 2小时可割完1刀煤, 4小时可割2刀煤。1305工作面倾斜长85m (帮-帮) , 采高5 m, 采煤机截深1.2m, 则1刀煤体积为:

煤体容重γ为1.42t/m3, 一刀煤换成产量吨:85×1.2×5=510 (m3)

考虑综合回采率为93%, 那么一刀可生产煤为:510×1.42=724.2 (t)

那么, 在工业试验中采煤机可以达到的生产能力为:724.2×93%=673.5 (t)

达到了采煤机设计生产能力为250 t/h的要求。

3.5.2 采煤机存在的问题和改进

3.5.2.1 切削煤体后存在前方煤壁不平整现象。

3.5.2.2 工作面装煤不够理想, 清理底面效果不够平整, 影响移溜, 这成为约束采煤机每班生产能力的瓶颈, 故装煤装置有待改进。

4 一次采全高短壁采煤机的优化改进设计

针对一次采全高短壁采煤机及“割内放外”采煤工艺的工业性试验中暴露的问题, 为了更好的满足中小型矿井实现高效生产, 我公司对采煤机作了优化改进, 将一次采全高短壁大采高采煤机通过永磁驱动采煤滚筒与掘进机式截割部的有机结合, 成功实现对6m及以下厚煤层进行一次采全高。其中, 下部永磁驱动采煤滚筒直径1600mm, 截深1200mm, 通过变频技术进行控制永磁电机驱动, 主要负责截割下部煤体并完成装煤, 永磁电机的引入有助于降低能耗, 实现绿色截割;上部掘进机式截割部的滚筒直径500mm, 截深1200mm, 通过控制摆臂油缸 (内摆2°, 外摆13°) 完成截深, 通过常规电机驱动, 主要负责截割中上部煤体。整体永磁驱动采煤滚筒与掘进机式截割部都安装在一个可以在机组采区侧进行滑动的滑板上, 可以实现在机尾顺槽直接进刀, 在机头割透, 不留三角煤。

改进后的采煤机解决了上一代采煤机清煤、装煤效果差、底板切割不平整及切割效率低的缺陷问题, 更能满足中小型矿井高效、绿色开采。

5 结束语

采用“割内放外”工艺的一次采全高短壁工作面采煤机, 具有机械化水平高、设备体积小、重量轻、功耗低、块率大、用工少、适应性强、投入小、产出大、安全高效等突出优点, 适合大中小型各类矿井的采煤需要, 是一种先进的、绿色环保、科学合理的新型采煤机和新型开采方法, 是中小型矿井最理想的采煤装备和工艺, 具有广阔的市场前景和巨大的经济效益和社会效益。

摘要：国内外针对大型矿井的采煤工艺和装备发展迅速且较为成熟, 而对中小型矿井使用的工艺和装备则研究较少, 尤其是高效机械化采煤设备更为稀缺, 大量的资源整合矿井由于缺少相应的采煤设备, 仍采用简易机采或炮采的方式进行生产, 不仅安全性差、生产效率低、产量低、经济效益低, 而且工作环境恶劣、资源丢失严重。本文所述的一次采全高采煤机应用先进科学的割内放外采煤工艺, 具有结构紧凑、安全高效、节能环保的突出优点, 可对中小块段资源进行开采, 极大的提高资源利用率。

一次采全高工作面 篇4

关键词：一次采全高,回撤,专用通道,采煤机,装车平台

1 快速回撤综采支架方法介绍

一次采全高综采工作面快速回撤方法由采煤机、工作面溜子及综采支架相互配合完成, 形成回撤专用通道。专用的回撤通道采用锚索 (网) 配合钢带进行支护, 在出口处施工装车平台, 由支架专用平板车运走。

准备工作:铺设人工假顶→施工专用通道→加工简易装车平台→装车运走。

回撤次序:皮带巷刮板输送机→桥式转载机→采煤机→工作面刮板输送机→移动变→单轨吊→液压支架。

2 应用实例

21510工作面位于21采区西南部, 北部为21508未采工作面, 西部为风氧化带边界, 东部与22采区煤轨下山相邻。工作面整体呈单斜缓倾斜状态赋存, 煤层赋存变化大, 倾角为0°-23°, 呈背斜赋存, 走向长度1500m, 采场长度为150m, 共计安装ZY4600-18/42掩护式一次采全高支架104架。

工作面设备:采煤机 (MG300/700-WD1) 截深630mm、工作面刮板输送机 (SGZ-730/400) 、转载机 (SZZ730/160) 、运输巷皮带 (DSJ1000/160) 、液压支架 (ZY4600-18/42) 。

2.1 铺设人工假顶。

(1) 工作面回采至距离停采线15m时, 铺设人工假顶, 至铺设置停采线。 (2) 支架端头切入金属网5m时, 在网下铺设第一根26#钢丝绳, 铺至停采线共计8根, 钢绳间距700mm, 钢绳两端固定在工字钢上。掩护梁铺设3根, 顶梁铺设5根, 钢丝绳拉紧、拉直。铺设第3道钢丝绳时, 铺设双网;第4根钢丝绳铺设后, 采用A3圆钢锚杆φ16×1800mm+锚网对工作面进行加固, 锚杆间排距1.5m×1.2m, 支架顶梁共施工3排锚杆。

2.2 施工专用回撤通道。

(1) 采面推至距离停采线2m时, 停止移架, 拆除支架与刮板输送机的连接, 使用单体液压支柱推移刮板输送机, 采煤机继续割煤至停采线。 (2) 撤架巷道宽度为2m, 采用锚索网联合支护, 停止移架后, 在支架梁头施工一排3.2m长的钢带, 打设φ15.24×6000mm钢绞线及φ20×2200mm螺纹钢锚杆支护, 两钢带间距0.7m。随后采煤机割第1刀和第2刀时;割第3刀时, 施工一排 (钢带+锚索网) 支护, 撤架通道内锚杆间排距为0.6×0.6m。撤架通道共计施工锚索支护两排, 锚杆支护两排。说明:施工期间, 采煤机在第1、第2刀内, 每割5架 (7.5m) 采煤机及工作面刮板输送机全部闭锁, 第3刀时, 采煤机及刮板输送机每3架 (4.5m) 停电闭锁后, 对回撤通道顶板进行支护。施工顶部锚杆期间, 首先进行“敲帮问顶”, 再用单体液压支柱封帮, 依次循环直至采煤机将工作面割头为止。 (3) 支护回撤通道顶部, 逐架进行, 严禁同时收回2架, 严禁空顶和空帮作业。

2.3 支架的回撤与装车。

(1) 加强工作面两巷维护, 停止移架前, 调整好工作面机头支架与帮部的距离, 在工作面刮板输送机机头第一组液压支架下方并列打两个1.2×1.2m木垛, 木料规格1200×150×150mm方木。 (2) 撤除皮带巷刮板输送机、桥式转载机、移动变、单轨道;分拆采煤机, 用推移装置将刮板输送机向后拉回一定距离, 使采煤机滚筒离开工作面煤壁, 形成撤架空间。回撤工作面刮板输送机。 (3) 液压支架回撤;从机尾101#支架开始回撤, 支架回撤前检查支架周围顶板。撤支架时, 侧护板收回, 降柱最低, 用绞车向煤壁侧拉出, 用回柱绞车、导向滑轮配合单体支柱使支其旋转90°撤出工作面。支架撤出后, 对顶板进行支护。同上撤出第100架;当撤出101架和100架后, 将104-102架依次撤出并旋转90°, 并列摆放, 垂直于其它支架, 该3架始终作为撤架通道掩护架, 掩护架与回撤支架间距为0.7m。拉架时, 利用支架自身推移油缸, 人员远程操作, 严禁人员在支架周围作业或停留, 所有人员撤到安全地点。待拆支架降至最小高度, 并收紧侧护板、护帮板、伸缩梁、摘除管路, 然后用绞车将其牵出, 调向运走, 在皮带巷装车运到新工作面。再前移掩护架、按上述程序将支架逐架撤出。 (4) 支架回撤后工作面的顶板管理:支架回撤后, 将3架掩护架依次前移对顶板空顶区进行支护, 老空距掩护架之间的空顶区, 采用1m铰接梁配合单体液压支柱支护, 每回撤一架, 1m铰接梁向前延伸一根, 并回收最后一根铰接梁 (见5回1) , 按照“先支后回”的原则依次循环打柱回撤。

3 结束语

快速回撤一次采全高综采工作面是从一线实践中, 总结出来的一整套方法。有很强的现场指导意义。使用快速回撤方法, 回收综采工作面, 提高工作效率、成本低, 利于工作面回撤期间的安全生产管理, 值得在矿井综采工作面回撤过程中的推广应用。

参考文献

[1]王青, 史维祥.采矿学[M].冶金工业出版社, 2001.

一次采全高工作面 篇5

据统计,在我国急倾斜煤炭储量占我国煤炭资料储量的17%,年产量占全国煤炭总产量的8%~10%。急倾斜煤层在我国分布较广,赋存条件复杂,开采矿井数量多,开采难度大,近年来发生了多起重特大事故。急倾斜煤层采煤研究远没有达到缓倾斜煤层开采的水平。

我国在急倾斜厚煤层开采领域,主要推广综采放顶煤技术,取得了较好的效果,但是,在采高4.5~5.0m、倾角45~55°的矿井,不适合综放开采,且大倾角大采高机械化综采仍存在诸多难题,岩层控制为技术难点之一。

上海庙矿区主采煤层厚度达到5m以上,最大倾角达到52°,为主采煤层,储量丰富,目前在采矿井产能超过2000万t。本文以上海庙矿区福城煤矿1901S工作面为研究对象,研究急倾斜大采高综采顶板控制技术,为今后为上海庙矿区实现相似条件工作面的开采提供借鉴。

试验工作面生产地质条件

所采煤层为九层煤,厚约5.01m;煤层倾角平均33.7°,最大52°;密度1.4t/m3。煤层顶板依次为石灰岩(厚2.0m)、泥岩(厚7.4m)等。煤9底板按次序为粉砂岩(厚3.9m)、泥岩(厚3.3m)等。

1901S工作面位于+850水平一采区,平均埋深278.5m。

试验工作面区段布置方案

(1)工作面推进长度

急倾斜煤层不适合设计长距离工作面,根据该矿阶段划分条件,确定走向长度不大于2000m。

(2)工作面倾斜长度:根据工作面构造及采区设计方案,确定倾斜长度为162.5m,部分地段因构造切割使工作面长度发生变化。

(3)巷道支护设计

回风巷支护设计:巷道断面形状为矩形,净断面9.68m2。

运输巷支护设计:沿煤层顶板布置,采用锚带网支护。矩形断面,净断面11.0m2。

切眼支护设计:沿煤层顶板布置巷道,锚带网支护。

覆岩运动特征与控制方法

开采难题:易飞矸伤人,易片帮甚至冒顶,易底鼓或滑脱。

因此,为解决上述问题,首先研究围岩控制。

覆岩运动特征

(1)直接顶运动规律

由于大倾角煤层工作面直接顶冒落高度上下部不一致,只能计算平均的高度。

1)直接顶的厚度

MZ=(H-SA)/(KA-1)=0.75×(3.7~4.7)/(1.35-1)=7.9-10m;式中,MZ-直接顶厚度,3.7-4.7m;H-采高,m;SA-老顶在采空区沉降量,大约为0.25H;KA-冒落矸石碎涨系数。

(2)直接顶的初次垮落步距

直接顶L为:

μ为质量指数(取0.6)、M为厚度,α为煤层倾角,得L为13m左右。

2)老顶运动规律

初次来压步距L为:

μ=0.7,得L=36m

将第二老顶数据代入,μ=0.7,M=15.5m,α=42°。得到:L2=55m。

底板滑移模型与控制分析

如采空区底板视为两端梁,则岩层所受的切向力可以视为对梁的轴向作用力,而法向力可以视为对梁的横向作用力。

建立岩层结构模型。α-岩层倾角,l-斜长、h-层厚,γ-密度,E-弹模,φ-内摩擦角,C-内聚力。q1-y方向的分量之和合力。P-轴压,q2-x方向力。如图1所示。

边界条件:x=0,y=0,y’=0;x=L,y=0,y’=0。A处固定,B处滑块。

根据平衡条件(静力),微分方程为:

由此确定底座支架受力小于额定底板比压,是防止底板失稳的必要条件。

综采支架特性

根据文章,研究需要的支架特性。分析覆岩特征,1901S工作面覆岩结构特征见图2。

设支架工作阻力为P,则:

式中:La-每架支架所控制的工作面长度,1.75m;

γ-体积力,取23.0KN/m3;

h-垮落带直接顶厚度,9.39m;

LZ’-直接顶岩梁长度为支架控顶距Lh,4.34m;

n-取1,分层数(指老顶上部);

γl1-体积力(冒落的下位老顶),取值同γ;

hl1-13.7m,指冒落的下位老顶厚度;

Llk1-18.0m,指冒落的下位老顶长度;

α为煤层倾角;

K-安全系数,取1.1;

η’-掩护梁矸石等影响稳定的系数,取0.9。

得:P=8686.7k N/架,选用ZY9000/24/50型液压支架。见表1。

截深为0.8m。图3为选取的液压支架及工作状态。实测压力显现小于额定工作阻力。

支架防滑防倒结构设计

(1)下端头支架防倒设计

重点:下端头支架防倒。上端头不易倒架等。

设计方法:在顶梁安装防倒油缸,支架的后连杆通过补加油缸链子,快捷控制支架,有效避免倒架或支架偏移。

(2)两端头之外的支架防倒

设计方法:在顶梁补加侧向千斤顶,最下部数组支架尾部补加千斤顶防滑,顶梁补加千斤顶防倒。

通过在移架时控制千斤顶防倒、防滑,侧向千斤顶打开,满足防倒要求。

小结

(1)针对内蒙上海庙矿区急倾斜厚煤层地层条件,确定区段布置参数,研究覆岩移动规律,确定控制设计方案,形成系统设计方法;

(2)建立底板滑移模型和底板岩层运动的数学分析表达方法,确定采用大底座支架,实测没有超过额定底板比压,能够有效防止底板失稳;

(3)实践验证了设计满足开采要求。为上海庙矿区实现相似条件工作面的开采提供借鉴。

一次采全高工作面 篇6

晋北煤业公司位于忻州地区静乐县城南东直距约9 km处, 隶属于静乐县娘子神乡管辖, 地理坐标为东经112°00′43″—112°01′46″, 北纬38°17′33″—35°17′58″, 井田形态呈不规则六边形, 东西宽2.701 km, 南北长3.723 km, 井田面积8.567 km2。井田位于宁 (武) 静 (乐) 盆地东南部边缘处, 地处晋西北黄土高原, 植被稀少, 地形较为复杂, 切割剧烈。井田内地形总体东南高, 西北低, 最高点位于井田东南部, 标高为1 574 m, 最低点位于井田西部牛泥沟, 标高为1 345 m, 相对高差229 m。山势起伏不平, 呈“V”字形沟谷。属低山区。地层走向为北北东—南南西与构造线方向基本一致。同时受盆地形状所致, 倾向由盆地边缘向内地倾斜, 倾角随之由陡变缓, 变化较大, 一般为5°~45°, 井田地质构造简单, 水文地质类型为中等, 矿井最大涌水量为171 m3/h, 正常涌水量为114 m3/h, 属瓦斯矿井, Ⅱ类自燃煤层。

矿井采用斜井开拓, 生产能力120×104t/a。主要开采5上号煤层, 资源可靠, 煤层赋存稳定, 为特低灰—中灰、中高硫—高硫分、低热值—特高热值1/3焦煤。

为提高矿井资源利用率, 创造良好的工作环境, 矿井对采煤方法进行了技术改造, 将原综采放顶煤采煤方法改造为大采高一次采全高工艺, 在现一采区布置1个5-103大采高工作面, 该面位于矿井一采区右翼, 煤层厚度2.92 m~6.05 m, 平均4.62 m, 煤层结构简单, 含1层~2层炭质泥岩夹矸, 全层平均夹矸率7.3%, 煤较软但粘结性较好。设计工作面走向长度758 m, 面长150 m, 煤层倾角9°, 水文地质条件简单, 瓦斯含量低, 煤层自燃, 煤尘有爆炸危险性。5上号煤层顶板从采区东侧向西侧、北西侧岩性由泥岩向灰岩变化, 底板岩性为黑色炭质泥岩, 该层位稳定, 岩层较为破碎, 厚度1.15 m~4.6 m。

2 煤层及顶底板岩石力学参数

5上号煤层厚度为3.2 m~5.6 m, 平均为4.7 m, 煤层储存稳定, 平均坡度为10°左右, 煤质较软、顶板软、底板软, 属典型的三软煤层。根据5上-101工作面机采高度2.6 m, 采煤机割煤后工作面煤壁整齐, 采煤机刀痕清晰可见, 反映出5上号煤层整体稳定性好, 煤质虽然较软, 但粘结性很好, 水平层理虽然发育但节理不甚发育, 这对于大采高综采工作面控制煤壁片帮是1个有利因素。

5上号煤层底板为黑色炭质泥岩, 该层位稳定, 岩层较为破碎。为保证支架底座比压与工作面底板相适应, 2010年7月, 太原研究院委托太原理工大学对5上号煤层底板比压进行了现场测试, 比压测试结论为:

5上号煤层底煤为底时:

底板平均压入强度为:qm=9.45 MPa;

平均底板刚度为:Km=0.25 MPa·mm-1;

底板容许比压为:qc=7.09 MPa;

底板容许刚度为:Kc=0.19 MPa·mm-1。

5上号煤层底板为底时:

底板平均压入强度为:qm=16.72 MPa;

平均底板刚度为:Km=0.51 MPa·mm-1;

底板容许比压为:qc=12.54 MPa;

底板容许刚度为:Kc=0.38 MPa·mm-1。

通过底板比压试验测定以及选择合理的支架抬底和推移机构, 大采高综采液压支架是能够适应5上号煤层底板条件的。

3 大采高综采工作面液压支架选型

3.1 支架支护高度的确定

支架高度按下式计算。

式中, Hmax, Hmin分别为支架最大, 最小高度, m;Mmax, Mmin分别为工作面最大, 最小采高, m;支架最大高度Hmax=4.62+0.2=4.82 m, 取Hmax=5.0 m, 根据支架设计特点取支架最小高度2.45 m。

3.2 支架架型选择

由于5上号煤层属于“三软”煤层, 顶板受风氧化带影响, 比较破碎, 工作面顶板管理和煤壁片帮问题是采用大采高一次全高开采技术的关键, 支架的选型是确保采煤技术应用的关键。为保证工作面顶板管理, 选择支架应具有以下特点:

支架应采用大流量带压移架快速液压系统, 保持支架与顶板的良好接触, 控制顶板的下沉。采用整体顶梁, 端部承载能力大, 可有效控制工作面前部顶板, 防止片帮。采用伸缩梁结构, 有效控制采煤机割煤后新暴露顶板的冒落。采用二级护帮机构, 增大护帮深度, 有效控制煤壁片帮。优化支架结构, 增大支架底座的接地面积, 减小支架的底座比压。支架配置抬底机构, 增强支架对软底板的适应性。顶梁与掩护梁带双侧活动侧护板 (单侧使用) , 可有效控制架间的漏矸问题。支架采用1 750 mm的中心距, 孔轴间隙小于1 mm, 有效提高支架的稳定性。支架设计有自动控制的喷雾灭尘系统, 在采煤机割煤时, 喷雾灭尘装置开启, 实现喷雾灭尘。支架结构采用高强度板材, 确保支架高可靠性, 并降低支架重量。

两柱掩护式液压支架立柱向前有10°~25°的角度, 能使支架向顶板提供1个指向煤帮的主动水平支撑力。两柱掩护式支架在平衡千斤顶的作用下, 可调节顶梁合力作用的位置, 顶梁上的有效承载区域较宽, 能适应于较软煤层中, 且支架最大支撑合力作用点相对煤壁较小, 顶梁前端支撑能力相对较大, 能与顶煤作用下的矿山压力显现较好的适应。因此, 支架架型建议选择两柱掩护式液压支架。

3.3 支架支护强度计算

5上号煤层顶板大部范围基本顶为泥岩, 但在采区西侧小部范围内5上号煤层基本顶为泥灰岩、灰岩 (最大厚度4.1 m) , 且一采区首采面揭露直接顶为灰岩, 灰岩厚度1 m~3 m, 局部范围灰岩厚度3 m~4 m。支架工作阻力计算时应按照最不利情况考虑, 按IV级基本顶条件计算。

以固支板梁力学模型等较为不利的受力条件计算较为稳定老顶初次来压步距有关计算公式:

式中:L为基本顶初次来压步距, m;H为基本顶分层厚度, 取4.1 m;Rt'为基本顶岩体抗拉强度, 取2.8 MPa;q为岩梁及上的均布载荷, 取18 t/m2;计算得基本顶初次来压步距约为23 m。

根据煤炭行业标准MT554-1996IV级基本顶延米支护阻力下限:

式中:hm为工作面最大采高, 取5 m;L为基本顶初次来压步距, 23 m;N为直接顶厚度与采高之比, 0;Bc为支架控顶距, 取5.6 m (截深0.8 m, 刮板机槽宽1 m) ;Ck为备用系数, 取1.5。

代入计算得:RH≈5 914 k N/m。

液压支架工作阻力下限为:FS=RH·SC/KS。

式中, FS为支架工作阻力下限, k N/架;SC为支架中心距, 1.75 m;KS为支撑效率, 0.8。

在采煤机截深800 mm的条件下, 支架工作阻力FS≈10 349 k N, 考虑到5上号煤层煤质较软, 提高工作阻力有利于控制煤壁片帮, 因此工作阻力取为11 000k N。

最终选用ZY11000/24.5/50型两柱掩护式液压支架, 可以满足回采面支护要求, 其参数见表1。

4 大采高综采工作面设备配套

5-103大采高首采工作面设备配备主要有ZY11000/24.5/50液压支架、MG500/1140-GWD双滚筒采煤机、SGZ1000/2×700可弯曲刮板输送机等, 运输巷配置SZZ1000/375桥式转载机和SDJ/100/63/2×90胶带输送机, 液压设备动力采用BRW400/31.5型乳化液泵。

为提高工作面供电质量, 降低启动和正常电压损失, 采用2台2 500 k VA负荷中心供电。

5 采煤工艺分析

5.1 工作面布置

5-103首采综采大采高工作面位于一采区右翼, 工作面推进长758 m, 工作面长150 m, 巷道均采用单巷布置, 梯形断面, 工字钢架棚支护方式, 沿顶板掘进。其中, 工作面运输巷道净断面13.82 m2 (宽×高= (3.2+4.8) m×3.5 m) ;回风巷道净断面13.82 m2 (宽×高= (3.2+4.8) m×3.5 m) ;开切眼净断面28 m2 (宽×高=8 m×3.5 m) 。

5.2 采煤方法

采用走向长壁综合机械化大采高一次采全高采煤法, 顶板控制采用全部垮落法。

5.3 回采工艺

端头斜切进刀—割煤—拉架—推溜—清煤—推移转载机。工作面实行“三八”工作制, 三班生产, 交叉班检修, 一次循环推进0.8 m, 班进度2.4 m, 进刀方式采用工作面端部斜切进刀。

6 采煤法改造结果总结

晋北煤业公司通过技术改造, 将综采放顶煤采煤法改造为大采高一次采全高回采工艺, 取得了以下成果:

提高了回采工作面资源回收率, 克服了综放工作面煤炭回收率低, 资源浪费严重的现象。改善了回采工作面工作条件和工作环境, 工作面通风断面和工人工作空间得到了扩展, 通风能力得到了提高, 对避免工作面瓦斯积聚起到了一定的作用。液压支架直接支护煤层顶板, 避免了放顶煤工作面架前漏顶现象。由于不存在放顶煤工作面的留煤和漏矸现象, 有利于提高煤质及防止采空区煤炭自燃和瓦斯积聚。该煤矿是1个大采高工作面, 该面的成功应用对中硬以上厚煤层及瓦斯、自燃煤层的合理开采具有积极的借鉴意义。

参考文献

[1]蒋绪成.综采大断面切眼支护技术研究[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (12) :243-244.

一次采全高工作面 篇7

相比于其他方式的煤层开采, 一次采全高的方式更适合用于较厚的煤层开采。一次采全高的开采技术具备了优良的回采率以及采出率, 有助防控煤层自燃的隐患。

在具体的采煤运用中, 一次采全高能够在根本上避免烦琐的开采流程和工序, 同时也方便了采煤工作面的快速推进。为此在煤层开采的相关实践中, 一次采全高技术具备了显著的适应性, 因此, 可以推广采用。

1 煤层开采中的一次采全高技术

最近几年, 机械化技术方式已经逐步深入了采煤领域。针对较厚的煤层, 通常适合选用机械化采煤, 因此, 有必要引入大采高的一次采全高采煤方式。

从本质来看, 一次采全高的采煤方式改造了综采放顶煤的相关工艺, 在这种基础上也全面提升了整体的采煤水准。具体而言, 煤层开采选用的一次采全高具备了如下的优势:运用一次采全高的流程和方式, 这样做在根本上符合了更高的采煤回收率。

在传统工艺中, 综放工作面通常表现出较低的煤层回收率, 这样做就会耗费较多的煤层资源。然而, 自从引入一次采全高的手段后, 回采工作面就改进了整体环境以及回采条件, 进而也扩展了断面通风并且确保了优良的通风性能。

从采煤工作面来讲, 一次采全高也可以杜绝过多的瓦斯积累, 这是因为煤层顶板受到了液压支架的保护, 放顶煤工作面因此也变得更加稳定。针对厚度较大或者较坚硬的煤层, 合理选择一次采全高方式具备了重要意义[3]。

2 煤层开采的实例

某矿井处在地势较低的山谷处, 构造线整体呈现倾斜的形状。盆地边缘显示较大的倾斜角, 矿井具备中等的水文地质状态。

从用水量来看, 矿井可以达到每小时120m3的正常涌水量, 最大可达每小时180m3。在矿井内部聚集了较多的瓦斯, 同时也包含较厚的自燃煤层。矿井内部存在可用的煤层资源, 煤层赋存也比较稳定。煤层包含了低热值和高硫分的煤炭资源。

煤层整体具备较简单的构造, 内部包含炭质泥岩。煤层相对较软, 然而却具备优良的黏结性特征。

从工作面本身来看, 采煤工作面具备了10°的倾角以及750m的工作面总长, 煤粉很容易自燃或者爆炸[4]。

从底板岩性来看, 底板主要表现出炭质的黑色泥岩, 其中破碎的岩层可达4m的层位厚度。为确保获得优良的采煤实效, 矿井改进了原有的采煤方式, 转而引入一次采全高的新式工艺。工作人员在特定采区的内部设置了大采高工作面, 煤层平均可达6m的厚度。

3 具体的技术应用

3.1 设置整体的工作面

工作人员在选定的工作面上, 首次尝试引入了一次采全高的综采方式。布置工作面的具体方式为:设置了长度150m和推进750m的采煤工作面, 同时布置了单独的梯形采煤巷道。在选择支护形式时, 工作人员选择了架设工字钢的措施用来设置支护, 同时沿着巷道顶板快速掘进。后期在设置工作面时, 工作人员可以视情况设置30m2的开切眼净断面、14m2的回风巷道断面以及13m2的运输巷道断面。

一次采全高所需的设备包括综合式的采煤机械设备, 在初期设计时选择了全部垮落的方法来控制顶板。对于回采工艺来讲, 工作面设置了推移转载机用来割煤和清煤。在进刀方式上, 通过端部的工作面可以做到倾斜的进刀, 一次设置0.8m的循环推进[5]。

3.2 设计配套设备和液压支架

对于工作面而言, 配套设备具体包括了液压支架、刮板输送机、双滚筒的采煤装置。此外, 工作面还设有胶带输送机以及桥式转载机, 乳化液泵可以用来提供最基本的液压动力。

为了确保供电, 负荷中心设有3000k VA的两台供电设备, 这样做就可以确保符合最低的电压损耗, 同时也降低了装置初期启动时的损耗负荷。对于较软的煤层而言, 煤层顶板通常表现出较强的破碎倾向, 这是因为顶板煤层很容易遭受破碎风化带来的影响。

针对顶板工作面, 大采高的一次采全高更加适用于破碎的软弱煤层。在这种状况下, 就需要结合煤层的现实情况来选择适当型号的液压支架。

工作面设置的支架参数如下。

采煤液压支架设置了快速液压系统, 可以用来确保良好的顶板和支架接触, 与此同时也阻止了顶板下沉的发生。在布置支撑时选用了整体顶梁, 这样做可以加大端部具备的承载力, 从而阻止片帮现象的出现。在工作面前侧设置了伸缩梁结构, 这种结构有助于防控后期的顶板冒脱落, 因而也在根本上优化了原有的支架构造。支架底座可以承受较大的压力, 即便在软底板的状况下也可以快速适应[6]。此外, 支架中心设置了1800mm的间隔距离, 可以确保支架具备最强的稳定性特征。

3.3 选择相应的参数

针对顶底板以及煤层本身, 都需要选择岩石力学的相关参数。经过勘测可知, 煤层整体具备了5m的最大厚度, 平均厚度可达4.5m, 整体坡度可达15°左右。顶板煤层具备较软的性质, 工作面最大能够达到2.5m的机采高度。经过割煤之后, 工作面暴露了整齐的煤壁, 可以清晰显示采煤机划过的痕迹。

由此可知, 煤层具备相对较好的稳定性和黏结性特征, 同时也包括较多的水平层理。煤层底板处在很稳定的层位上, 底部构造为炭质泥岩。经过现场测定, 设置了9.5MPa的底板压入强度, 平均可达每毫米0.3MPa的底板刚度。

4 结束语

一次采全高的大采高工艺能够适应现今的采煤需求, 新式的采煤技术也在根本上改造了常用的综采放顶煤方法。相比来看, 一次采全高的新式采煤技术可以避免浪费更多的采煤资源, 这种基础上确保了优良的煤炭回收率。针对工作面而言, 一次采全高的方式也能够扩展通风断面, 进而提高整体性的通风能力。从目前来看, 很多采空区都存在瓦斯聚集以及煤炭自燃的隐患, 放顶煤工作面也很容易残存较多的煤炭。针对传统的开采方法予以改造, 相关人员就需要引入一次采全高的新式开采技术, 这样做有助于合理开采各种类型的煤层。

摘要：近些年来, 技术正在快速进步, 与之相应的机械化采煤也在推广和普及。针对厚度较大的煤层, 通常可以选择一次采全高的方式来开采, 这样做有助于节省珍贵的煤炭资源, 同时也确保了优良的采出率。在煤层开采时, 一次采全高的煤层开采技术具备了独特的优势, 这是因为一次采全高的工序相对简单, 消耗较少的劳动量并且加快了工作面推进的速度[1]。因此, 对于各类的煤层开采, 有必要探究一次采全高相关的技术流程和技术方式。结合煤层开采的具体情况, 探求适当的技术应用方式。

关键词：一次采全高开采技术,煤层开采,具体应用

参考文献

[1]杨保国.一次采全高开采技术在煤层开采中的应用研究[J].能源与节能, 2013, 11:190-192.

[2]常献伟, 等.一次采全高在厚煤层综放工作面开采中的应用[J].煤矿安全, 2012, 10:71-72+75.

[3]高进, 贺海涛.厚煤层综采一次采全高技术在神东矿区的应用[J].煤炭学报, 2012, 11:1888-1892.

[4]江成玉, 任江.中厚煤层一次采全高开采技术的研究[J].西部探矿工程, 2015, S1:76-78.

[5]李国雄, 等.大柳塔煤矿特厚煤层开采方法的选择[J].煤, 2011, 02:39-41.