苏杭河煤矿采煤方法与工艺的选择(1).doc

苏杭河煤矿采煤方法与工艺的选择 摘要适宜的采煤方法和采煤工艺是建设高产高效矿井的关键，近几年来，随着国民经济的发展，由于对采煤方法及工艺进行了改革，已使一大批煤矿跨入了现代化高产高效煤矿的行列。本文结合苏杭河煤矿的地质特点，选择出了合适的采煤方法与工艺。 关键词采煤方法 工艺 安全 0 引言 我国煤层赋存条件多种多样，目前国有重点煤矿缓斜、倾斜和急斜煤层可采储量分别占86.3，10.1和3.6，这些特点决定了我国采煤方法必然是多种多样的。适宜的采煤方法是建设高产高效矿井的关键，影响采煤方法的因素很多，概括起来主要有地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力等。在采煤工艺方面，通常在煤层比较理想、储量较大、地质条件较好的煤田中，应大力提倡综采；对于煤层块段储量不大、地质条件复杂、煤矿后期的煤柱开采以及工作面搬家次数较多的采区，推荐采用普通机械化采煤工艺；对于煤层较薄、边角煤层块段以及资源贫乏要求回收率高的地区，推荐采用爆破采煤工艺。近几年来，随着国民经济的发展，由于对采煤方法进行了改革，以及更新了一批现代化采煤设备，已使一大批煤矿跨入了现代化高产高效煤矿的行列。 1 矿井地质概况 苏杭河煤矿位于新疆拜城县城西北50km，该井田位于天山南麓低山带，基岩大面积裸露，属强烈切割的中高山区。岩层走向110～120之间，岩层平均倾角61。井田内主要可采煤层的顶底板岩石为细砂岩、粉砂岩、中砂岩。岩石属软质及中硬类型，节理裂隙发育。井田内煤层为急倾斜近距离煤层群，煤层平均倾角57～63，赋存于上三叠统塔里奇克组地层中。 2 采煤方法与采煤工艺的选择 2.1 采煤方法选择的原则 ①与煤层赋存条件相适应，有利于提高工作面单产和矿井的稳产、增产，实现矿井生产的高度集中化，以达到矿井高产高效的目的。 ②采动影响的特征与程度。采动影响的主要特征是地表移动与变形，设计时应考虑地表移动与变形的特征与程度，在采深较小及急倾斜煤层时，还应考虑“上三带”的特征与程度。 ③简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率。 ④保证矿井安全生产，有效地防止煤层自然发火和其它灾害。 ⑤提高资源回收率。 2.2 采煤方法的确定 结合国内类似开采条件矿井所使用的采煤方法，适用的采煤方法有伪倾斜柔性掩护支架采煤法、台阶式采煤法、斜坡采煤法等。矿井开采各煤层煤种为市场上紧缺的焦煤，矿井瓦斯含量高，煤层易自燃，采用斜坡采煤法开采过程中丢煤多，通风系统复杂，掘进工程量大，因此结合本矿井不宜选用此采煤方法。设计只对伪倾斜柔性掩护支架采煤法和台阶式采煤法进行技术经济比较如下 方案一走向长壁伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤法 伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用于煤层倾角50以上，厚度小于3.0m的薄及中厚煤层，在各煤层回风及运输水平掘进石门遇煤层后沿煤层底板布置轨道及运输顺槽至井田东界，每个区段在超前运输顺槽和回风顺槽间沿煤层伪斜布置倾角30的回采工作面，区段段高50m，工作面平均长度84m，工作面回采完毕后留设10m区段煤柱，工作面支护采用柔性掩护支架，工作面端头支护采用梯形金属棚子支护，爆破落煤，工作面铺设搪瓷溜槽运煤，超前运输顺槽配备刮板输送机运煤。 方案二走向长壁斜台阶采煤法 台阶式采煤法分倒台阶、斜（正）台阶两种方式，其中倒台阶工作面采用风镐落煤，对技术管理水平要求高，工人劳动强度大，坑木消耗多。设计选用斜台阶采煤法进行比较。斜台阶采煤法适用于煤层顶板中等稳定，煤层厚度2m以下的急倾斜薄及中厚煤层，工作面布置形式基本与走向长壁式布置相同，在区段上部掘回风顺槽，下部掘运输顺槽，两顺槽间形成急倾斜长壁工作面，工作面划分为若干个8m长的短面，上短面超前下短面，两短面相距15m，短面间采用回采过程中的斜巷作上、下短面的联络巷，斜巷坡度30，工作面呈斜台阶状，各短面内沿煤层走向及斜巷留设方向同步推进，工作面支护采用HZWA-2000型摩擦式金属支柱和HDJA-1000型金属铰接顶梁走向棚作支护，顶梁上方铺荆条笆片护顶，区段段高45m，工作面平均长度50m，工作面爆破落煤，工作面煤炭通过斜巷内铺设的溜槽自溜。 以上两种采煤方法优缺点如下 方案一优点①工作面支护及通风条件好，安全条件相对较好；②工作面回采率较方案二高；③工作面生产系统简单，产量大、效率高；④工作面支架结构简单，制作方便、成本低。 缺点①工人攉煤量较大，架子过小眼较困难；②巷道布置系统复杂，工作面作业环境较方案二差。 方案二优点①与方案一相比对地质条件适应性强；②巷道掘进率低，通风系统简单。 缺点①工作面产量无法满足矿井达产时的产量要求；②工作面工人工作劳动强度大，吨煤工效低；③顶板管理工作量较方案一大，坑木消耗多；④台阶上隅角易瓦斯积聚，对矿井安全生产不利。 通过优缺点与技术经济比较，方案一投资较方案二低19.2万元，技术上方案一优于方案二，可以减轻工人劳动强度，经综合考虑后对本矿薄及中厚煤层使用的采煤方法推荐方案一。 2.3 采煤工艺选择 回采工艺过程主要包括护架安装、下放、采煤和护架回收等项。 2.3.1 护架安装 首先从采区边界（开切眼以外3.5m）处，将区段回风平巷扩大到煤层的全厚，扩巷后的支护采用梯形大棚。随扩巷之后，及时地进行卧地沟与安装工作，地沟位于护架中间位置，呈倒梯形，保持超前安装护架钢梁的距离为1m。安装护架时，应将三根钢丝绳的接头位置错开，防止各钢丝绳在同一位置处被拉开。每根钢丝绳长30m左右，两端必须做好封头，防止钢丝绳松捻和使其能承受一部分拉力。钢丝绳接头处的搭接长度应不少于2m，并用5副钢丝绳卡夹紧梁。钢梁垂直于煤层走向放在钢丝绳上，钢梁的一端应尽量紧靠煤层顶侧棚腿。考虑到笆片有向煤层底板方向下滑的趋势，一般规定笆片和顶板钢梁端对齐，而和底板钢梁之间留有0.3m左右的空隙，以避免在掩护支架下放过程中，由于笆片超出钢梁端面而被撕去。护架安装一定距离后，即可由采区边界开始回收扩巷的大棚。回棚用回柱绞车进行，为了安全，应先在将要回棚的内侧，装设1.41.4m规格的木垛一个。回棚后，如顶煤和顶底板不能自行垮落时，应爆破强制放落，使护架上有2～3m厚的煤矸垫层，以利于护架下放和保护掩护支架。扩巷的控顶距即扩巷处到回大棚处的间距以不超过12m为宜。 2.3.2 护架下放 护架下放过程可以分为初次下放、正常下放和结束下放三个阶段。 初次下放是护架安装长度超过15m，回棚放顶使护架上形成煤矸垫层后，由架尾开始逐步进行护架的下放调架，直至架尾下放到回收护架的水平位置（距区段运输平巷3～5m），形成25～30的伪倾斜工作面为止。 正常下放即护架工作面的正常回采阶段。此时护架工作面保持25～30的伪倾斜布置沿走向推进，直到工作面收作线架头开始下放前为止。正常回采阶段，除在护架下进行采煤外，同时要在区段回风平巷与工作面下端，不断地接长和拆除掩护支架。 2.3.3 结束下放 结束下放即架头开始下放，至整个护架下放到水平状态为止。结束下放初期，工作面仍保持25～30的伪倾角，随着护架下放，伪倾斜工作面的长度不断地缩短，当工作面长度缩短到15～20m时，再按扇形下放到水平位置。在护架结束下放过程，中，为防止架头窜矸子和护架在斜面上下滑，造成钢梁重叠，架头必须保持有2～3m的平架子，并要求工作面的伪倾角不超过30。为减少攉煤距离，在护架呈扇形下放时，可预先加高溜煤眼。