俯采工艺在缓斜煤层中的应用.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 表 18煤层顶底板情况 顶底板名称 岩石类别硬度厚度/m岩性 顶板 老顶石灰岩9.14耀17.14 2.05耀6.57 3.16 深灰色， 致密块状， 含方解 石晶体和方解石脉， 质纯， 中部夹灰黑色钙质泥岩， 俗称 “毛儿沟灰岩” 直接顶石灰岩9.14耀17.14 1.55耀2.81 2.17 深灰色， 质不纯， 含方解石 脉， 俗称 “庙沟灰岩” 伪顶页岩3 0耀0.50 0.20 灰黑色， 节理发育， 较破 碎， 易冒落 底板 直接底 砂质页岩 4.98耀9.71 1.43耀7.07 4.63 灰黑色， 含植物化石和黄 铁矿， 上部有薄层砂岩 煤炭是一种不可再生资源，日常生产生活中应尽 量避免使用煤炭，并尽可能避免出现煤炭的浪费。煤 炭的浪费包括使用中的浪费和生产中的浪费。在实际 开采过程中，由于采煤设备及采煤工艺的缺陷导致工 作面回采效率不高，导致该工作面的煤层未被完全开 采，进而造成煤炭的浪费。据统计，因回采效率不高而 导致煤炭浪费的比例占到 60以上，因此需改进不同开 采环境下的采煤工艺，以提升工作面的回采效率[1]。本 文针对缓斜煤层开采中俯采工艺的应用情况进行分析 和研究，以期为提升俯采工艺的回采效率奠定基础。 1工程概况及开采现状分析 1.1工程概况 本文以夏店煤矿 A 工作面为研究对象，该工作面 走向长度为 1 817 m，倾斜长度为 187.4 m，面积为 340 505.8 m2，倾角为 2毅耀11毅，平均倾角为 5毅。工作面 所掘设 8煤层节理发育，结构复杂。8煤层上分层厚 度 0.55耀1.00 m，平均厚度 0.60 m；煤层上部夹石厚度 为 0.1耀4.3 m，有平均 2.5 m 左右的页岩。8煤层下分 层厚度 2.40耀3.50 m，平均厚度 2.95 m，下部夹 0.2 m 左右的页岩或碳质页岩。该煤层厚度变化不大，属单 一稳定的中厚缓斜煤层。工作面所采 8煤层经鉴定具 有煤尘爆炸性，爆炸性指数为 15.38，自燃倾向性为 Ⅱ级，属自燃煤层。工作面 8煤层顶底板情况如表 1 所示。 8煤层最大涌水量为 25 m3/h，正常涌水量为 0耀 5 m3/h；瓦斯绝对涌出量为 2 m3/min，煤尘爆炸指数为 21.33，具有爆炸性，自燃倾向性等级为Ⅱ级，易自燃。 目前，应用于该工作面的综采设备统计如表 2 所示。 表 2工作面综采设备统计表 1.2开采现状分析 由于该工作面煤层属于中厚缓倾斜煤层，在开采过 程中出现俯采角度控制不精确、综采设备运行不稳定等 问题，最终导致工作面煤炭采出率较低，造成了煤炭资 源的浪费[2]。因此，为提升该工作面的煤炭采出率，需 对工作面的布置方式及俯采工艺进行优化。 收稿日期2020-02-22 第一作者简介李世慧，1987年生，男，山西壶关人，2009年毕业 于华北科技学院机械设计制造及其自动化专业，工程师。 俯采工艺在缓斜煤层中的应用 李世慧，张俊义 （ 潞安集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿，山西 襄垣 046299 ） 摘要 针对采用传统采煤工艺及布置形式导致煤炭采出率低，造成煤炭资源浪费的问题，以 A 工作面的缓斜煤层为 研究对象，在分析其地质、水文以及顶底板情况的基础上，以顺拉布置形式对俯采工艺进行优化，并提出俯采工艺的辅 助措施，为提升缓斜煤层的煤炭采出率提供技术支撑。 关键词 缓斜煤层；俯采工艺；超前支护；采出率；顺拉布置 中图分类号 TD823.2文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0186-02 Application of Underhand Mining Technology in the Gently Inclined Coal Seam LI Shihui, ZHANG Junyi Xiadian Coal Mine of Cilinshan Coal Industry Co., Ltd., Luan Group, Xiangyuan 046299, Shanxi, China Abstract Aiming at the problems of low coal recovery rate and waste of coal resources caused by traditional mining technology and layout , taking the gently inclined coal seam of A working face as the research object, based on the analysis of its geology, hydrology, roof and floor conditions, this paper optimized the underhand mining technology by using the of down drawing layout, and put forward the auxiliary measures of the underhand mining technology, which provided technical support for improving the coal recovery rate of gently inclined coal seams. Key words gently inclined coal seams; underhand mining technology; advanced support; recovery rate; down drawing layout （总第 179 期） 实践运用 设备类型数量型号 采煤机1 台MG250/600-AWD 刮板输送机1 部SGZ730/400 液压支架120 架SF5000/15 破碎机1 台PCM110 装载机1 台SZZ730/90 186 2020 年第 8 期2020 年 8 月 （上接 181 页） 6结语 全站仪下投点解决了开拓巷道断面大、巷道高度 高、风速大等情况下起始控制点的对准问题，保证了 起始精度。面对“孤岛”工作面，原有测量控制系统被 破坏，不能有效地进行测量作业，这时使用相对独立 的坐标系统，不仅解决了控制点使用不一致使控制精 度低的问题，而且降低了实测难度，提高了控制精度。 通过测量过程中与原有孤立控制点进行高程附和计算， 使相对独立坐标系统与原有的控制系统又有了联系， 保证了巷道过巷、贯通的准确性，避免了巷道掘进的 盲目性。运用该法，矿井的边角煤得以解放，实现了国 家资源的精细化利用，延长了矿井的服务期限。 参考文献 ［1］ 高井祥， 肖本林， 付培义， 等.数字测图原理与方法 ［M］ .徐州 中国矿业大学出版社， 2005 179-181. ［2］ 张凤举， 张华海， 赵长胜， 等.控制测量学 ［M］ .北京 煤炭工业 出版社， 1999 125-132. （ 责任编辑白洁 ） 2布置方式的优化 为了提升工作面回采效率，降低矿井掘进率等， 可以采用顺拉和对拉的布置方式。鉴于该工作面煤层 倾斜角度较小，且煤层地质、水文条件相对稳定，决 定采用顺拉的布置方式，并采用沿煤层顶板掘进倾斜 式切眼的优化方案。 2.1顺拉布置方式的实施 工作面采用倾斜式切眼沿煤层顶板掘进的方式， 煤层底板以 -8毅的倾角掘进。工作面切眼上端头和下端 头的落差为 4.3 m。针对工作面顶底板的实际情况，拟 采用单体液压支柱联合铰接顶梁的支护形式对底板进 行支护[3]。 此外，为了方便后期大型机电设备进出工作面切 眼，在工作面切眼底板铺设一定数量的轨道，并在工 作面端头增设一处平巷。 2.2工作面主要配套环节的优化 鉴于工作面采用顺拉布置方式，对其俯采工艺进 行优化，为保证俯采工艺的优化效果，需对其关键配 套环节进行优化。 a 优化后俯采工艺采用“两进一回”的通风方式。 其中，工作面进风巷为带式输送机的顺槽巷及其中间 巷，回风巷为轨道顺槽。根据进风巷不同的任务量， 为带式输送机的顺槽巷提供 1 420 m3/min 的风量，为 中间巷提供 218 m3/min 的风量。b 工作面煤流采用带 式输送机运输，并且煤流的运输流程为工作面煤流通 过刮板输送机进入中间巷的带式输送机，而后经辅助 轨道巷的带式输送机送至地面[4]。c 工作面巷道顶底板 均采用超前支护的形式，支护设备为单体液压支柱联 合铰接顶梁。工作面超前支护的距离为 120 m，其中， 前 60 m 的超前支护范围采用 3 排单体液压支柱进行支 护，支柱距离巷帮 1 m，每排单体液压支柱的距离为 1.2 m，每个单体液压支柱的距离为 1.2 m；后 60 m 的 超前支护范围采用 2 排单体液压支柱进行支护，支柱距 离巷帮 0.5 m，每排单体液压支护的距离为 3.4 m，每个 单体液压支柱的距离为 1.2 m。 3俯采工艺的优化 第 2 节对工作面俯采工艺具体优化方案进行了设 计，本节将对俯采工艺的其他辅助措施予以说明，具 体如下。 a 在采煤过程中应控制好卧底量，并对俯采角度 进行调整。同时，在采煤机运转时应控制好端面距离， 以防采煤机在割煤过程中触碰到液压支架。b 工作面 俯采角过大，刮板输送机在推溜操作时存在推不动的 问题，因此，可采用单体液压支柱进行辅助推溜，以提 升液压支架的移架效率。c 单体液压支柱在移架操作 时应适当增加相邻两个支柱的工作阻力，以降低该液 压支柱的移架阻力。如果在实际移架过程中遇到需降 架的操作，应确保支柱降架的高度不低于相邻液压支 柱侧护板的高度[5]。 此外，在支设液压支柱的过程中应特别注意防止 设备出现滑移、倾倒、压死等问题。因此，需根据现场 支护情况及时对不符合要求的液压支架进行调整，及 时处理煤壁片帮和局部冒顶情况。当顶板压力过大时， 及时采用单体液压支柱对支架前梁进行辅助支撑。 4结语 工作面设备的生产能力及所采用采煤技术及工艺 的适用性直接决定了工作面的采煤效率和煤炭采出率。 对于中厚缓斜煤层而言，采用俯采工艺并以顺拉方式 布置工作面进行开采可减少工作面的掘进量，节省巷 道的维护费用；可提升工作面的运输效率；可对采煤 工作面的俯采角进行有效控制，对工作面顶底板进行 有效支护。 参考文献 ［1］ 张龙， 袁树杰， 朱成涛， 等.俯采工作面采空区 “三带” 分布研 究 ［J］ .中国安全生产科学技术， 2013， 95 67-71. ［2］ 吴志坚， 叶海松.大倾角俯采工作面关键开采技术 ［J］ .煤矿开 采， 20083 37-39. ［3］ 黄继辉， 王连国， 周冬磊， 等.俯采采场顶板破断运动特征和矿 压显现规律研究 ［J］ .矿业研究与开发， 20122 29-32. ［4］ 周玉华.综采工作面大倾角俯采的生产实践 ［J］ .煤矿开采， 2005， 101 31. ［5］ 田取珍， 刘吉昌.仰采、 俯采老顶岩层断裂特征及对直接顶稳 定性的影响 ［J］ .煤炭学报， 19942 140-150. （ 责任编辑刘晓芳 ） 李世慧， 等 俯采工艺在缓斜煤层中的应用 187