高产高效综放面回采工艺的研究.pdf

引言 煤炭作为我国的主体能源， 按照当前使用率和其 他能源的开发现状来看， 在未来很长一段时间内煤炭 依然在我国能源结构中占据主导地位。 作为煤矿企业 而言， 最为关注的问题是工作面的产煤效率。影响综 采工作面煤炭生产效率的因素包括有综采设备的可 靠性、 自动化程度、 采煤工艺与工作面地质水文条件、 煤层特点等是否匹配等[1]。总的来说， 工作面所采用 的采煤工艺和综采设备与工作面特征相适应的程度 是决定煤炭开采是否高效、 高产的关键。本文将着重 对提升工作面高产高效的采煤工艺进行研究。 1工程概况 以和顺新大地煤业有限公司 3 号煤层工作面为 研究对象， 3 号煤层的结构相对简单， 其煤层最大倾 角为 12， 最小倾角为 4。 工作面煤层的平均厚度 为 8.2 m， 且煤层相对稳定。3 号煤层的顶底板情况 如表 1 所示。 经对 3 号煤层工作面的矿井压力进行测量得到 如下规律 1） 工作面顶煤初次垮落的步距为 6.5 m； 老顶初 次来压的步距为 35.6 m，工作面的动载荷系数为 1.29； 工作面老顶周期来压的步距为 10 m， 动载荷系 数为 1.21。 2） 工作面老顶初次来压时最大压力为 4 612 kN， 且平均压力为 4 012 kN；工作面老顶周期来压时的 最大压力为 4 131 kN， 平均周期压力为 3 817 kN。 2影响工作面高产高效的因素分析 综采工作面的采煤效率备受煤矿企业的关注， 目前已有很多学者针对该方向进行大量研究。经研 究可将影响综采工作面煤炭高产高效生产的因素总 结如下 1） 提升综采工作面配套综采设备的可靠性。综 采设备作为煤炭生产的主体，其工作效率直接影响 工作面的产煤效率。因此， 应根据综采工作面地质 水文、 顶底板以及煤层等情况对综采设备进行选型 配套， 提升综采设备的可靠性， 减少其出现故障的 时间， 从而提升综采设备的开机率， 实现提升产量 的目的[2]。 2） 增加采煤机的截割深度。 在实际生产过程中， 可根据工作面情况适当增加采煤机的截割深度。目 前， 我国采煤机的截割深度一般在 0.81 m， 而在实 际生产中截割深度仅为 0.6 m。实践表明， 当截割深 度为 0.8 m 时， 相对截割深度为 0.6 m 时循环产量可 提高 33。 3） 提高工作面的推进速度。 在实际生产过程中， 采煤机的牵引速度和液压支架推溜、移架的速度决 定工作面的推进速度，进而决定着工作面的采煤效 率[3]。因此， 在合理的情况下可适当地提升采煤机的 速度和液压支架的推溜、 移架速度。 4） 保障综采设备的生产能力。工作面综采设备 的匹配程度对提升综采工作面的采煤效率具有决定 性作用。一般来说， 工作设备的能力应以 1.11.2 倍 的基数上逐渐增大。 3综采工作面液压支架的高产高效配套 液压支架作为综采工作面的主要支护设备， 选 型时主要考虑工作面的地质条件，其次应考虑液压 高产高效综放面回采工艺的研究 梁永跃 （阳泉煤业集团和顺新大地煤业有限公司， 山西晋中032700） 摘要 为提升综采工作面的推进速度、 放煤速度以实现高产高效的生产能力， 以 3 号煤层工作面为研究对 象， 在充分分析其地质及顶底板情况的基础上， 对液压支架的高度、 支护强度和工作阻力等参数进行核算， 确 定了液压支架的关键参数， 并在此基础上完成对刮板输送机、 转载机、 破碎机以及自移装置的选型。经工业性 试验表明， 所选型设备能够实现高产高效的目的。 关键词 采煤机配套高产高效 中图分类号 TD823文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0140-02 收稿日期 2020-03-22 作者简介 梁永跃 （1990） ， 男， 大专， 毕业于阳泉职业技术学 院， 助理工程师， 从事采煤技术管理工作。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.061 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 顶底板类型成分厚度 /m 直接顶灰黑色粉砂岩3.3 老顶灰黑色细粉砂岩24 直接底灰黑色泥岩0.75 老底细砂岩夹杂粉砂岩5.2 表 13 号煤层顶底板情况 实践与应用 2020 年第 6 期 支架的推溜、 移架速度[3]。液压支架的选型主要是确 定液压支架高度、 推移步距、 支护强度、 工作阻力等 参数。 液压支架高度的确定需综合考虑顶板管理和采 放比是否合理。采煤机一般采高为 2.83 m。综合考 虑巷道支护、 采放比以及高产高效的要求， 将液压支 架的最大支护高度设为 3.5 m， 则对应的合理采放比 为 1.75。 当采煤机截割深度为 0.6 m 时，需采用二刀煤 放一次顶煤的采煤工艺；当采煤机截割深度为 1 m 时， 可采用一刀煤放一次顶煤的采煤工艺。 为实现高 产高效的目的， 设定采煤机截割的截割深度为 0.8 m， 则对应的支架推移步距为 0.9 m。 结合支护强度的设计经验和实现高产高效的目 的， 将支护强度设计为 0.8 MPa， 经式 （1） 计算后， 得 出所需的工作阻力 PQz （L k L d） B . （1） 式中 P为液压支架的工作阻力； Qz为液压支架的支 护强度，取 0.8 MPa； Lk为液压支架的控顶距离， 取 0.34 m； Ld为液压支架的顶梁长度， 取 4.85 m； B 为液 压支架的中心距离， 取 1.5 m。 经计算， 液压支架的工 作阻力为 6 228 kN。 综上所述， 所选型液压支架的参数如表 2 所示。 4综采工作面输送机的高产高效配套 刮板输送机的配套原则主要有两点。第一点为 刮板输送机的运输能力与采煤机的采煤机能力相匹 配， 一般相对采煤机留有 1.1 倍的余量； 第二点为刮 板输送机作为液压支架推溜、 移架的辅助设备， 其需 与液压支架相配套。 结合液压支架的参数，选用刮板输送机的型号 为 SGZ900/750， 该型号刮板输送机的关键参数如表 3 所示。 刮板输送机确定后，与其相配套的辅助设备有 转载机、 锤式破碎机和自移装置[4]。根据所选型刮板 输送机的参数，得到其辅助设备的型号及参数如表 4 所示。 自移装置 ZY-3000 皮带宽度为 1 200 mm， 小车 行程为 3 000 mm 5应用效果 高效高产采煤效率是煤矿企业生产的主要目标。 因此， 为工作面设计相匹配相配套的回采工艺是十分 有必要的。 煤炭综采设备的选型为采煤工艺的实施的 关键， 尤其确保所选型设备与工作面相匹配[5]。经实 践表明， 基于上述选型思路所选的液压支架、 刮板输 送机及其辅助设备的应用效果总结如下 1） 液压支架在应用时整体受力情况良好， 维修 方便， 能够有效降低作业人员的劳动强度， 且具有较 高的移架速度和推溜速度，从而提升了工作面的放 煤速度。 2） 所选型刮板输送机在实际生产中应用证明其 质量是非常可靠的， 且煤炭最高运输量为 200 169 t， 与其相配套使用的转载机、破碎机以及自移装置均 能够充分发挥其生产能力，具备年产量在 500 万 t 的生产能力。 参考文献 [1]王国华， 刘玉卫. “三软” 煤层综放面矿压规律及高产高效技术 研究[J].煤矿现代化， 2019 （5） 40-41. [2]王斌.薄煤层综采工作面高产高效开采方法探讨[J].地球， 2019 （1） 76-77. [3]张鹤.复杂地质条件下综放工作面双倾斜大倾角回采施工工艺 实践[J].冶金与材料， 2019 （4） 14-17. [4]冯聪.综采工作面巷道超前支护工艺优化配套研究[J].内蒙古 煤炭经济， 2019 （6） 23. [5]李雁辉.综放工作面回采巷道支护设计及优化研究[J].煤炭与 化工， 2019 （9） 30-33. （编辑 赵婧） 高度范围 /mm工作阻力 /kN支护强度 /MPa控制方式 1 3003 5006 0006 3000.80.86本邻架控制 表 2液压支架参数 长度 /m输送能力 / （t h-1）联接强度 /kN传递功率 /kW 2501 5003 000375 表 3SGZ900/750 刮板输送机参数 设备类型型号参数 转载机SZZ1000/375输送能力为 220 t/h， 设计长度为 70 m； 破碎机PCM200 破碎能力为 220 t/h， 最大输入煤炭尺寸为 1 000 mm800 mm 自移装置ZY-3000皮带宽度为 1 200 mm， 小车行程为 3 000 mm 表 4输送机辅助设备参数 （下转第 181 页） 梁永跃 高产高效综放面回采工艺的研究141 2020 年第 6 期 条件， 重新设计掘进机在作业时的截割顺序， 提出定 时排除废料， 废水的现场施工， 以消除软岩地质在掘 进时造成的不利影响。此外， 优化掘进工序， 确保新 技术高效运行。 对该项技术进行工业性实验研究， 研 究表明该新型快速掘进技术在软岩巷掘进工作中有 着安全、 稳定、 效率高的优点。 参考文献 [1]李亚辉. 化乐煤矿泥化软岩巷道支护及快速掘进技术研究[D]. 徐州 中国矿业大学， 2015. [2]王国明.山西杜儿坪煤矿软岩巷道支护及快速掘进技术[J].现 代矿业， 2018 （7） 239-240. [3]王旭锋， 张东升， 邵鹏， 等.深部软岩锚喷支护巷道快速掘进技 术[J].采矿与安全工程学报， 2011， 28 （3） 415-419. [4]张晓今.深井软岩爆破快速掘进施工技术[J].煤炭技术， 2018 （4） 26-28. （编辑 贾娟） Research on Rapid Tunneling Technology and Industrial Test of Soft Rock Roadway Zhang Xingquan （Shanxi Pingshu Coal Industry Co., Ltd., Jinzhong Shanxi 045400） Abstract In view of some problems existing in the excavation of soft rock roadway in our country at present, taking 1201 roadway of Huale Coal Mine as an example, this paper analyzes the deation and damage of roadway, and puts forward a rapid excavation technology in soft rock roadway. Finally, an industrial experiment is carried out on the technology, and it is concluded that the technology has the advantages of high efficiency, rapidity and stability. Key words soft rock roadway; tunneling technology; industrial test [3]彭光胜， 徐爱平.浅析分布式光纤测温系统的原理及应用[J].科 技风， 2015 （11） 115-116. [4]李培.光纤在线测温系统在煤矿变电站的实际应用研究[J].内 蒙古煤炭经济， 2014 （9） 138. [5]李淑丽.光纤在线测温系统在坑口变电站的应用[J].技术与市 场， 2014 （6） 23-25.（编辑 王瑾） Research and Practical Application of Optical Fiber Temperature Measurement System at Ximing Mine Substation Zhang Xiaoyan （Xishan Coal Electricity Ximing Mine， Taiyuan Shanxi 030052） Abstract This paper puts forward a kind of optical fiber temperature monitoring technology, which is applied in 6 kV of closed armored high-open XGN-6 equipment in Ximing Mine. Application results show that the technology is more accurate to detect temperature data, easy to install equipment, and practical in science and technology. It can monitor and record data 24 h a day, so as to ensure the safety of power supply. Key words substations; high-opening cabinets; fiber-optic temperature measurement; sensors （上接第 165 页） Study on the Mining Technology of High-yield and High-efficiency Fully-mechanized Discharge Liang Yongyue （Heshun Xindadi Coal Industry Co., Ltd., Jinzhong Shanxi 032700） Abstract In order to improve the speed of fully mechanized coal mining face and realize high yield and high efficiency production capacity, based on the full analysis of its geology and top and bottom plate, the parameters such as height, support strength and working resistance of hydraulic support are calculated, and the key parameters of hydraulic support are determined. The industrial test shows that the equipment can achieve high yield and high efficiency. Key words shearer; matching; high yield and high efficiency （上接第 141 页） 张兴权 软岩巷道的快速掘进技术及工业性试验研究181