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薄煤層綜合機械化開采論文
薄煤層綜合機械化開采論文【1】
【摘 要】薄煤層的煤層賦存條件差，開采方法一直停留在普采、炮采階段。
本文以工程實踐為背景， 闡述了在薄煤層中實施綜采工藝開采的技術(shù)， 綜采工藝的成功運用，使得企業(yè)獲得了豐厚的經(jīng)濟效益。
【關(guān)鍵詞】薄煤層;綜采;經(jīng)濟效益
引言
我國煤礦薄煤層資源儲量61.5億t(煤厚小于1.3m)，占煤礦煤炭總儲量的20.42%，采出量不足總儲量的10%，其中薄煤層占重點煤礦總儲量的17.6%。
鐵法礦區(qū)1.5m以下薄煤層儲量6.2億t，占總儲量的比例約26%。
大同煤礦集團主采煤層的侏羅紀煤系薄煤層含量6億t，采出率僅有19～20%。
七臺河礦區(qū)煤田面積1115km2，遠景儲量40億t，保有儲量11億t，煤層平均厚度僅0.86m，是全國煤層最薄的礦區(qū)之一。
1991年在我國薄煤層開采中率先實現(xiàn)千萬噸年產(chǎn)量。
黑龍江雞西礦區(qū)煤層厚度1.0～1.4 m。
重慶市萬州、永榮等地的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦開采極薄煤層，其采出率比國有煤礦高。
永安煤業(yè)公司加福煤礦開采的煤層厚度均在0.6m以下，現(xiàn)已回采到0.3m左右的煤層，聯(lián)合布置掘半煤巖巷道萬噸掘進率76.1m。
重慶永榮礦務(wù)局永川煤礦煤層厚度為0.4～0.6 m，屬極薄煤層。
該局在重慶巴南區(qū)豐盛鎮(zhèn)建100萬t的大型煤礦，可采煤層為厚0.87～1.33 m，預(yù)計資源量為6000萬t。
薄煤層的煤層賦存條件差，地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件復(fù)雜，機械化開采難度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量低，開采方法一直比較傳統(tǒng)單一。
如何在薄煤層特殊的地質(zhì)與技術(shù)條件下，提高開采技術(shù)水平和生產(chǎn)效率、采出率和產(chǎn)量，一直是一個技術(shù)難題。
從20 世紀70 年代初開始， 我國就開始引進和研究薄煤層開采工藝， 分別采用了炮采和普采， 但綜采工藝在薄煤層開采中一直沒有開展， 為實現(xiàn)高效開采， 保證單翼采區(qū)采掘接續(xù)正常， 提高產(chǎn)量，某煤礦提出了薄煤層的綜采開采工藝。
1 薄煤層采面的概況
某采區(qū)為單翼采區(qū)， 可采煤層中3# 、17# 、19# 為中厚煤層， 是該煤礦的主要煤層， 5# 和7# 為薄煤層， 可采儲量占全礦井可采儲量的17.36%。
為了使單翼采區(qū)的采掘關(guān)系正常， 提高煤炭回收率， 減少資源浪費， 也為了加快高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)， 實現(xiàn)礦井產(chǎn)量逐年增長， 效益逐年提高的目標， 實現(xiàn)薄煤層綜采工藝的工作迫在眉睫。
該采區(qū)W151 工作面垂直埋深為186～356 m，走向長1000m， 傾斜長193m， 煤層平均傾角17°， 平均厚度115m， 可采儲量339萬t ，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜， 處于F5 和F14 兩條大型邊界斷層之間， 中小型地質(zhì)構(gòu)造比較發(fā)育的有5～8 條，落差分別在1.5～5， 并且地質(zhì)構(gòu)造帶巖石比較破碎。
老頂和直接頂為泥質(zhì)粉砂巖， 直接底為無層理、遇水呈泥狀的泥巖， 水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，裂縫較多， 小煤礦開采復(fù)雜， 老窯采空區(qū)地表塌陷， 積水較多。
該煤層具有煤與瓦斯突出的危險性， 煤塵具有爆炸危險性。
2 回采工藝、設(shè)備及采煤方法
回采工藝為綜采機械化開采，工作面主要設(shè)備配置如表1所示。
工作面采用單一走向長壁后退式采煤方法，MG2 × 100/ 460 型雙滾筒采煤機落煤， ZY3400/ 9/22 型液壓支架護頂， 一次采全高， 全部跨落法處理采空區(qū)。
勞動組織為“ 三八”制作業(yè)， 工作面實行正規(guī)循環(huán)， 兩班生產(chǎn)， 一班檢修。
3 瓦斯治理措施
該礦井是煤與瓦斯突出礦井， 始終把瓦斯治理工作放在一切工作的首位。
針對煤層透氣性差、松軟等特點， 利用長短鉆孔相結(jié)合， 輔以兩掘一抽的方式， 摸索煤與瓦斯突出區(qū)域和突出程度的預(yù)測預(yù)報技術(shù)， 開展瓦斯治理與災(zāi)害防治技術(shù)。
該采區(qū)采用了4臺MLMO-F2BE3 420-2BY4 型液環(huán)真空泵和1臺2BE3620-2BY4 型液環(huán)真空泵， 管路采用 426mm 和 560mm 的主管進行瓦斯抽放。
對于工作面瓦斯治理， 采用高低負壓抽放系統(tǒng)進行瓦斯治理， 在抽放工藝上， 高負壓主要實施本煤層順層鉆孔抽放， 在工作面上下巷道沿走向按1.2～1.5m 間距布置， 順層鉆孔抽放工作面內(nèi)瓦斯平均抽放率達到36.85% ， 不僅消除了工作面突出危險， 同時也大大減少了割煤期間煤壁瓦斯涌出量， 減少了瓦斯對工作面產(chǎn)生的影響; 在此基礎(chǔ)上采用采空區(qū)埋管輔以編織袋擋墻抽放， 有效地解決了采空區(qū)系統(tǒng)瓦斯釋放、鄰近煤層卸壓瓦斯積聚造成的上隅角瓦斯超限的問題。
由于瓦斯治理技術(shù)的開展， 有效地提高了掘進進尺， 使工作面能夠達產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。
4 經(jīng)濟效益分析
以2008 年為例，全采區(qū)生產(chǎn)原煤138萬t，其中， 薄煤層33. 9萬t，原煤生產(chǎn)成本125元/t，原煤平均售價380元/t， 則全年利潤：33.9萬t ×(380-125)元/t= 8644萬元。
5 結(jié)束語
綜合機械化采煤效率高、安全性好，有利于高產(chǎn)高效，是未來采煤工藝的發(fā)展方向。
隨著科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)進步，目前綜合機械化采煤在我國已經(jīng)較為普及，特別是在華北、西北等煤礦賦存好的地區(qū)。
但是在我國南方地區(qū)，由于很多地方煤層賦存條件差，煤層薄，采煤工藝還停留在比較落后的普采甚至炮采階段。
薄煤層綜采工藝的應(yīng)用， 進一步提高了薄煤層條件下綜合機械化開采的水平和技術(shù)， 使我國高產(chǎn)高效綜采技術(shù)上了一個新的臺階， 尤其在薄煤層賦存條件比較豐富的南方地區(qū)， 為稀缺煤炭資源的回收和煤層配采探索了一條有效的途徑， 進一步提高了綜采工作面的單產(chǎn)水平。
該煤礦設(shè)計能力為400萬t/a， 并且都是由兩個單翼采區(qū)組成， 屬雙突礦井， 薄煤層的綜采開采成功， 不僅為采掘接續(xù)正常提供了條件， 也為開采保護層有效回收資源創(chuàng)造了條件， 改善了井下開采的安全生產(chǎn)環(huán)境， 為該煤礦成為高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井奠定了基礎(chǔ)， 為南方礦井的開采探索了一條新的路子。
參考文獻：
[l]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版，1999.
極薄煤層綜合機械化開采實踐【2】
[摘 要]本文主要介紹了綜合機械化在禾草溝二煤礦極薄煤層的應(yīng)用情況，闡述了極薄煤層在設(shè)備選型及回采工藝上進行研究分析，對極薄煤層采用綜合機械開采利弊分析，使極薄煤層采用綜合機械化在本地區(qū)得到推廣。
[關(guān)鍵詞]極薄煤層;綜合機械化采;三機配套;回采工藝
1、前言
在延安地區(qū)北部礦區(qū)，支持本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展主要以資源為主，特別是子長地區(qū)煤炭資源作為主體能源，子長礦區(qū)煤層賦存主要以極薄煤層為主，此煤種為氣煤QM(45號)有廣擴的市場上前景，提高產(chǎn)量，確保安全，是本地區(qū)的主要問題，由于受到煤層賦存條件的限制，按照傳統(tǒng)的采煤工藝，勞動強度大，安全系數(shù)差，勞動效率低，又不符合國家的相關(guān)的法律、法規(guī)及技術(shù)規(guī)范。
為了改變這一現(xiàn)狀，延安車村煤業(yè)集團禾草溝二礦在延安市子長礦區(qū)極薄煤層采用綜合機械化率先走在前列，取得了一定的經(jīng)濟效益。
2、禾草溝二礦3#煤層賦存情況及開采條件
禾草溝二礦可采煤層有一層3#煤層，屬于子長礦區(qū)陜北三疊紀煤層，煤層賦存穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，煤層厚度0.73～0.90m，偽頂為粉砂質(zhì)泥巖，厚0.15～0.25m，隨采隨落;直接頂為泥質(zhì)粉砂巖與細砂巖互層，厚1.5～12m，老頂粉砂巖，厚>12m;直接底為泥質(zhì)粉砂巖夾有薄層的煤線，厚0.8～6m，老底為粉砂巖，厚>6m。
3號煤層自燃傾向性的自然等級為Ⅱ類，屬自燃煤層。
由東向西傾伏，煤層傾角1～3°。
經(jīng)調(diào)查國內(nèi)的采煤設(shè)備及工藝，可以采用綜合機械采煤。
子長礦區(qū)傳統(tǒng)的采煤工藝通常是采用底板掏槽、頂板放炮落煤、人工出煤、運煤、圓木支護、矸石充填法處理采空回區(qū)。
傳統(tǒng)采煤方法產(chǎn)量低，勞動強度大，安全性差，近年來采用普通機械化開采也不是很成功，頂板適應(yīng)性差，機械故障多，安全可靠性低，要提高單產(chǎn)水平和工作面主要經(jīng)濟技術(shù)指標，實現(xiàn)預(yù)定的目標，必須選擇適合的采煤工藝，合理的設(shè)備選型，才能實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，采用綜合化機械化，克服了以上采煤的不足，實現(xiàn)礦井機械化。
3、設(shè)備的選型
根據(jù)我礦煤層賦存特征及地質(zhì)條件，合理的設(shè)備選型是實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的必要條件，經(jīng)國內(nèi)多地考察，選用MG100/240-BWD型交流電牽引采煤機，BRW200/31.5型乳化液泵站，ZY2400/07/14掩護式液壓支架，SGZ630/220刮板輸送機，設(shè)備參數(shù)如下表;1101工作面布置如下：(1)采 煤 機：裝機功率240kw;滾筒直徑800mm;采高范圍0.8～1.42m;牽引速度0～6m/min;滾筒截深630mm;電 壓1140v。
(2)液壓支架：支架高度700mm～1400mm;中心距1500mm;初撐力2180KN;工作阻力2400KN;支架重量5818kg。
(3)刮板輸送機：長 度102.6m;電動機功率110/55kw;輸送量400t/h;電 壓1140V。
(4)乳化液泵站：公稱流量200L/min;公稱壓力31.5Mpa;電機功率125 kw;型號液箱RX-1500。
4、回采工藝
4.1 進刀方式
1101回采工作面采用傾斜長壁后退式回采工藝，工作面進刀方式割三角煤端頭斜切進刀，雙向割煤，往返一次割兩刀。
4.2 回采工藝流程
采煤工作面采用破煤、裝煤、運煤、支護、頂板管理等工序，具體采煤工作面通過割煤 ―― 移架 ―― 推溜等工序，工作面采煤機割煤過后緊跟著移架，防止空頂面積過大造成頂板垮落，煤機割過后15m左右及時推溜，支架端面距100～250mm為宜，保持了工作面“三直一平”。
4.3 頂板管理
回采工作面采用全部垮落法控制頂板，工作面初次來壓步距為25m左右，防患于未然，加強支護。
工作面?zhèn)雾旊S煤層直接采下，進入運輸系統(tǒng)中，工作面兩巷采用單體液壓支柱與1m的交接頂梁聯(lián)合支護。
超前支護不少于20m，每巷不少于三排單體液壓支柱，柱距不大于1m。
交接頂梁插銷及單體液壓支柱防倒繩齊全可靠。
4.4 安全出口
工作面兩個安全出口保持暢通，工作面端頭過度支架與超前支護距離不大于0.50m，工作面轉(zhuǎn)載刮板輸送機與設(shè)備列車安全距離之間不少于0.30m，設(shè)備列車靠近巷道右?guī)筒簧儆?m，以防發(fā)生災(zāi)變時工作面人員及時順利撤出危險區(qū)域。
4.5 支護質(zhì)量及要求
工作面采用掩護式液壓支架支護工作面頂板，工作面直接頂垮落不均勻，支架頂部用枕木接頂，接實。
工作面液壓支架與工作面煤壁保持垂直，立柱成一條直線，左右錯差不能大于0.01m，兩巷單體液壓支柱與交接頂梁必須與兩巷的頂板保持密實，梁、柱排列整齊。
乳化液濃度配比3%～5%，工作面立柱壓力安全閥，兩巷單體液壓支柱三用閥安全有效。
5、極薄煤層采用綜合機械化開采的優(yōu)點
(1)提高安全系數(shù)，改善工人勞動強度。
極薄煤層采用綜合機械化開采較極薄煤層普通機械化安全程度有了可靠的保證，特別是頂板支護上，普通機械化開采需要的單體液壓支柱與π型梁及用木料板皮聯(lián)合支護，頂板適應(yīng)性差，尤其是采煤機采過后，緊跟其后的移柱掛梁，清理浮煤，容易造成煤壁鼓幫，對工人造成傷害，用木料板皮易引起火災(zāi)事故的發(fā)生，鏈牽引采煤機容易鍛鏈傷人，工作面周期來壓后單體液壓支柱鉆底量為0.3m左右，移柱回柱及單體液壓支柱穿靴，使工人的勞動強度增大，埋下安全隱患。
(2)提質(zhì)增效，降低生產(chǎn)成本。
綜合機械化采煤，前滾筒割煤過后，后滾筒割底煤清理浮煤，移溜鏟推浮煤，使浮煤進入工作面刮板輸送機，在液壓支架與工作面刮板輸送機之間人工清理浮煤，工作面上下切口不打機窩，減少了煤炭損失，提高了工作面煤炭整體回收率，整體依次順序式帶壓移架，合理控制端面距，減少了頂板矸石進入工作面，工作面液壓支架液體循環(huán)利用，不進入工作面煤溜流中，對煤質(zhì)有了很大的提高，減少了洗煤費用，減輕了運輸負擔(dān)，降低了生產(chǎn)成本。
(3)增加日循環(huán)個數(shù)，增加產(chǎn)量。
1101工作面作業(yè)循環(huán)采用“三八”制循環(huán)作業(yè)，平均一個原班5個循環(huán)，滾筒截深0.6m，工作面總推進量6m，平均月產(chǎn)量為14000 T ，1101普采工作面平均一個原班2個循環(huán)，滾筒截深0.8m，工作面總推進量3.2 m，平均月產(chǎn)量 7725.6 T，產(chǎn)量較普采有大幅度的提高，實現(xiàn)了高產(chǎn)高效。
6、極薄煤層綜合機械化開采的缺點
(1)采煤機滾筒采過后煤塵大，給推溜移架工造成職業(yè)危害，工作面安設(shè)增壓泵，增加采煤機滾筒內(nèi)外噴霧壓力，對降塵起到了一定的效果。
(2)1101工作面煤層局部有寬緩的波狀起伏，采煤機司機容易采煤層直接底難以控制，加強采煤機司機技能培訓(xùn)一定會得到好的控制。
7、結(jié)束語
(1)極薄煤層綜合機械化開采在禾草溝二號煤礦運用是成功的，安全系數(shù)提高，產(chǎn)量提升，成本降低，效益增加。
(2)減少工人的勞動強度，減少工作面工作量，保障了職工隊伍的穩(wěn)定性，對安全生產(chǎn)提供了有利的條件。
(3)工作面采煤機滾筒截煤在刮板輸送機機頭與機尾處留底煤，液壓支架移架時底座鏟起浮矸，造成兩個立柱之間有浮渣，降低了高壓管路的使用壽命，增加了維修費用，設(shè)備選型對以上問題要進行技術(shù)改造，減少丟煤及工人勞動強度，降低維修費用，增加效益。
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