薄煤层炮采机械半机械化开采技术及工艺.pdf

煤矿 现 代化 2 0 0 8 年第1 期 总第8 2 期 薄煤层炮采和械半和槭化开采技市及工艺 南屯煤矿 安俭俭 侯艳平 刘士坦 摘要南屯煤矿在随着大槽煤储量逐年减少的情况下， 为合理开发煤炭资源， 延长矿井服务年限， 在 兖矿集团内率先开创了薄、 厚煤层配采新局面， 并在薄煤层炮采机械半机械化开采技术及工艺方面做 了积 极的探索， 为今后其他中、 厚煤层开采矿井走薄、 厚煤层配的道路奠定了基础。 关键词 薄煤层炮采半机械化开采 回采工艺 南屯煤矿是兖矿集团下属的大型煤矿之一。矿井投产至 今已有三十余年，随着厚煤层和中厚煤层煤炭资源储量的逐 渐减少， 开采下组煤薄煤层、 实现薄厚煤层配采对走矿井发展 新思路、 延长矿井服务年限具有十分重要的意义。南屯煤矿下 组煤可采储量为 6 2 8 2 ． 3 万 t ， 服务年限约 6 O年， 主要开采煤层 为 1 6上层煤、 1 7 层煤。2 0 0 5年 1 2月年由兖矿集团邹城华建 设计研究有限公司完成了对下组煤 - 4 3 2 m水平首采区 十一 采区 的设计， 2 0 0 6年 8 月完成了首采区 十一采区 第一个 工作面 1 6 0 1 工作面的施工。 2 0 0 6年 9月 1日随着南屯煤矿普 采一区的成立成立标志着兖矿集团南屯煤矿开始了薄厚煤层 配采 的新阶段。 1 6 0 1 工作面位于十一采区最南端，开采石炭系太原组的 1 6上煤层， 该工作面东为电厂及电解铝厂保护煤柱； 南与北宿 煤矿为界 ； 西距十一采区回风上山约为 4 0 m； 北侧为故夏村庄 保护煤柱。工作面设计为对位工作面， 上面长 1 1 0 m， 下面长 1 0 0 m， 推进长度为 8 0 8 m， 可采储量 1 6 万 t 。 工作面内煤层起伏 变化不大， 煤层倾角 3 - 6 。 ， 底板标高平均 一 3 8 4 m， 煤层可采厚 度 0 ． 6 9 ～ 0 ． 9 3 m。 直接顶板十下灰岩， 一般厚度 5 ．2 1 m ， 致密坚硬； 底板为铝质泥岩， 一般厚度 1 ． 3 1 m ， 遇水变软， 支柱易下陷， 不利 于支护管理。煤层具有低瓦斯、 爆炸性强、 火焰长的特点， 有 自 燃发火趋 势。 由于煤层中含大量黄铁矿结核和坚硬的夹矸 ，故采取炮 采工艺。工作面采用单体液压支柱 D Z 1 2 、 D Z 1 0 、 D Z 0 8和 D Z 0 6型 、 S Q D 一 1 2 0 0型双伸缩 墩柱 、 1 ． 8 m “ 盯”型钢 梁 、 和木 板棚支护顶板。 巷道超前支护选用 D Z G 一 2 2 0 0 、 D Z G - 2 5 0 0型单 体液压支柱 。 1 6 0 1工作面布置三条顺槽。上、 下轨道顺槽用于 1 6 0 1 上 工作面辅助材料运输、 进风。中间皮带顺槽用于 1 6 0 1工作面 煤炭运输及 回风。 l 工作面支护形式如下 1 ． 1 工作面面 内支护形式 1 当工作面最小控顶距时采用 “ 3 2 2 ”支护方式 ， 即运 输机后第一排支柱为三棵， 第二、 三排支柱均为两棵。 2 最大控顶距时采用 “ 1 2 2 2 ” 支护方式 ， 即运输机前一 排临时支护为单柱 ， 运输机后第一、 二、 三排支柱均为两棵对 柱， 基本 支护柱距 1 ． 0 m， 排距 1 ． 0 m。 3 每 3 m加一墩柱。临时柱柱距为 1 ．0 m， 且距铲煤板前 沿 0 ． 2 m处或顶梁、 板棚下支设 ， 顶板破碎或地质构造处视具 体情况加强支护。 1 ． 2 工作面运输机头、 机尾超前支护形式 1 运输机头、 运输机尾超前处理 1 ． 0 m， 倾斜长度 2 m， 支 护采用最小控顶距四组对柱 2 2支护， 最大控顶距时 2 2 1 支护， 柱距 1 ． 0 m， 排距 1 ． 0 m。 2 工作面刮板运输机机头、 机尾打两棵压柱。转载机尾 后使用切顶墩柱。 1 ． 3 工作面轨道、 运输顺槽的顶板支护 1 支护范围从切顶排到煤壁向外 2 0 m， 支双排， 与巷道 煤帮相距不大于 0 ． 3 m， 工作面运输机头、 机尾最外部支柱与 巷道内超前支柱相距不大于 1 ． 0 m， 超前支护柱距为 1 ． 0 m。中 巷超前煤壁至切顶排加支一排，上中巷溜后至切顶排加支一 排 ， 上巷、 上中巷、 下巷超前支护切顶排支柱要保持与工作面 切顶排对齐，中巷超前支护切顶支架保持与滞后工作面的切 顶排对齐。 巷道在超前支护 2 0 m范围内， 遇顶板破碎或二合顶 扶棚支护。工作面过配电峒室加支均布 6棵单体支柱； 巷道遇 到绞车窝和车场断面增大时， 超前支护加支一排， 柱距 1 ． 0米。 2 工 作 面 上 、中 、 下巷 与 工作 面相交 处 采 用 S Q D 一 3 8 1 1 4 ． 5 ／ 2 5型切顶支架支护顶板，该支架随转载机自 移 。 3 一字型丛柱 轨道巷切顶排每循环四棵单体丛柱。支 柱穿鞋， 柱鞋直径 2 6 0 m m， 同排支柱用 2 钢丝绳利用绳卡 穿在一起。 图 1 工作面支护系统示意图 图 1 支护形式工作面处于最大控顶距时，支护强度应最 l 1 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 8 年第1 期 总第8 2 期 大值 1 3 ． 1 l k N ／ m 2 ， 支柱实际支撑能力计算 2 5 3 ． 9 4 k N ， 工作 面合理的支护密度计算 1 ． 2 3 3 根 ， m z ，根据合理的支护密 度 ， 确定排距为 1 ． 0 m、 柱距为 1 ． 0 m， 对柱支护 。最大控顶距 4 ． 4 m， 最小控顶距 3 ． 1 m， 每次放顶步距 1 ． 0 m。 1 ． 4 设备配备 1 上、 下轨道顺槽 各设有顺槽无极绳绞车 S Q 一 1 2 0 0 ， 功率 3 7 1部、 乳化液泵 MR B Z 一 1 2 5 ／ 3 1 ． 5 ， 一泵一箱， 功率 7 5 k W 1台、 回柱绞车 J H 一 8 ， 功率 7 ． 5 k W。 1 部、 潜水泵各一 台。 2中间运输顺槽 设有胶带输送机 型号 s s J 一 8 0 0 ／ 2 x 4 0 ， 2 x 4 0 k W， 铺设长度 8 1 5 m， 输送量 3 0 0 t ／ h ， 带速 2 m ／ s ， 功 率 2 x 4 0 k W， 电压 6 6 0 V 1部、 转载机 S Z Z 一 7 3 0 ／ 7 5 ， 7 5 k W， 铺 设长度 3 5 m， 输送量 -“ 6 0 0 t ／ h ，链速 1 ．3 1 m ／ s ， 功率 7 5 k W， 电 压 6 6 0 ／ 1 1 4 0 V。 1台。 3 工作面 敷设刮板输送机 型号 S G Z - 6 3 0 ／ 1 1 0 ， 5 5 X 2 k W， 铺设长度 1 1 0 、 1 0 0 m， 输送量 2 0 0 t ／ h ， 链速 0 ．5 3 m ／ s 。功 率 1 1 0 k W，电压 6 6 0 1 1 1 4 0 V 2部、煤电钻 MZ 一 1 2 ，功率 1 ． 2 k W。 4部。 2 采煤方法和回采工艺 2 ． 1 采煤方法 工作面采用走向长壁后退式采煤方法， 对拉工作面， 下面 超前， 两面错距≤3 m。 采空区顶板管理 全部跨落法管理顶板。 顶板控制方法 单体支柱配合n型钢梁、 切顶墩柱支护顶板。 2 ． 2 回采工艺 炮 采工艺 1 工艺流程 打眼 一装药 一回撤临时支柱、 推移输 送机 一 一支设第一排临时支柱 一 回撤切顶排单体支柱、 支设 第一排单体支柱 一牵拉转载机、牵拉皮带机尾 一 爆破 一 运煤 一操作移溜器铲溜前煤约4 0 0 ～ 5 0 0 m m - - - - * 出溜后煤 一 一 支n型钢梁 操作移溜器继续铲溜前煤一 一收回输送机 一 支临时柱 一清理溜前溜后浮煤。 2 落煤方式 电煤钻打眼， 爆破落煤。 3 装煤方式 爆破装煤、 铲煤和人工装煤相结合。铲煤 时， 从溜尾开始 ， 两人一组， 一人观察、 照明、 监护， 一人操作移 溜器铲煤。 4 运煤 刮板输送机、 转载机和胶带输送机联合运输。 5 炮眼布置 打眼均采用三花眼， 上眼眼距 1 ． 2 m， 上下 眼距 0 ． 6 m， 上眼 自顶板以下 0 ． 1 5 ～ 0 ． 2 m处点眼， 仰角 8 o1 0 ， 下部眼自煤底板以上 0 ． 2 5 m处点眼， 俯角 8 o ～ 1 0 o ； 上、 下眼倾 角倾向溜头方向， 与煤壁夹角 8 0 。 罐5 。 眼深 1 ． 3 m， 装药量 顶眼 3 0 0 g ， 底 眼 4 5 0 g 。 6 放炮落煤方法 每 5个炮眼为一组 ， 即每次响 5个炮 眼。工作面爆破完后，先从溜尾至溜头依次推移输送机 4 0 0 ～ 5 0 0 m m， 然后出溜后煤。出完溜后煤后在离挡煤板出口不大于 0 ． 3 m处扶设钢梁，然后从溜尾至溜头依次铲煤到位。铲完煤 后， 停输送机， 从溜尾将输送机收回， 支设临时支柱， 清扫输送 机前余煤。出煤期间，必须坚持每 3 0 ra i n左右停输送机约 5 m i n ， 进行敲帮问顶， 严禁空顶作业。 以南屯煤矿薄煤层现在的生产工艺， 1 6 0 1 工作面循环进 尺 l m， 工作面每 日3个循环生产 ， 日进尺 3 o 0 m。工作面日生 产能力 6 1 0 t 。月生产量 1 ． 8万 t 。 南屯煤矿薄煤层开采虽然还处在初始阶段，回采工艺和 技术都处在摸索之中，但在今后的薄煤层开采过程中将会不 断的积累经验和积极的探索薄煤层开采的新工艺，并努力走 好薄、 厚煤层配采这一新路子， 为兖矿集团乃至兖、 济煤田其 他矿井实现薄、厚煤层配采奠定一个好的基础，创出一条新 路。 作者简介 安俭俭，男，出生于 1 9 7 5年 ， 1 9 9 8年毕业于西安矿业学 院， 在兖矿集团南屯煤矿从事采矿设计工作。 收稿日期 2 0 0 7 1 1 - 2 上接第 1 0页 1 选择合理的链板机长度， 做好链板机的日常检修与 维护工作 ， 班班检查链板机刮板， 螺丝及压车柱是否齐全， 老 化的设备及时更换。 2 做好机械事故的预防工作， 每次放炮前每隔 5 ～ 8 m用 单体打一撑木，防止放炮掀翻链板机或致使链板机脱节影响 生产，提高抵车质量，每班设专职干部负责，链板机应做到 “ 平”“ 直”“ 稳”。 3 系统运输应尽量采用皮带运输机取代刮板运输机， 减少事故发生的几率 。 4 合理选取电气设备， 严格按标准完善过流、 漏电、 接 地三大保护， 保证其可靠性及其灵敏度。 根据工作面煤层赋存条件及特殊地质构造及时对工作面 进行改造 ， 做好过断层、 破碎带、 改造、 收作及过老巷期间的管 理工作， 完善各项管理制度， 制定针对性技术措施 ， 并积极围 绕措施抓落实， 防止流于形式。 4 ． 4 生产劳动组织 根据生产需要适时调整人力，杜绝因炮眼准备跟不上或 机械事故造成人员等工、 窝工现象， 保证正规循环 ， 管理中以 人为本， 抓住工程质量、 r作质量、 设备检修质量， 培养复合型 】 2 人才， 消除怠、 废工时， 提高全员效率。 4 ． 5 积极推行新的施工工艺 1 根据顶板岩性及煤层赋存条件， 采用支柱中定位、 煤 帮隔棚栽腿或不栽腿方法， 减少施工工序， 提高劳动效率。 2 适时采 用沿空留巷 法及 两巷扩 帮法 回采 ， 减少掘进 工作量 ， 最大限度地 回收资源。 5结语 为延长矿井服务年 限， 我矿在 6 1 采 区布 置了两个 工作 面 即6 1 1 、 6 1 3工作面， 通过对该区火成岩侵入特点的研究分析， 抓住重点环节的管理 ， 采取针对性 的技术措施 ， 施工 中很抓安 全技术措施 的检查监督与整改 落实 ，安全 回收资 源 1 8余万 吨。通过采用沿空留巷， 减少掘进工程量 2 0 0余米， 通过采用 风巷扩帮、老塘回收天然焦等方法多回收资源 2 0 0 0余吨， 取 得 了可观的经济效益。 作者简介 张 义勇 ， 男， 1 9 6 8年 出生 ， 安徽 萧县 人 ， 1 9 9 0年 毕业 于淮 北职_ 3L大学采矿 专业 ， _ 3L 程师 ， 现任 皖北煤 电集团前岭煤矿 采 煤矿长 收稿 日期 2 0 0 7 1 2 - 9 维普资讯