长距离工作面采煤技术的初步探讨.pdf

理论 I 广 角 C h i n a s c i e n c e a n d T e c h n o l o g y R e v i e w 长距离工作面采煤技术的初步探讨 朱延霞 李 兴 山西潞安矿业集团公司常村煤矿 山西长治 [ 摘 要】合理的回采工作面长度能为安全高效提供有利条件，如何确定合理的工作面长度以求得最佳技术经济效果，本文以笔者的工作 实践对长距离工作面的开采技术进行了一些探讨，并提出了建设性的思路。 『 关键词】 长距离 工作面 开采技术探讨 中图分类号T D 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 - 9 1 4 X 2 0 1 1 3 4 0 2 7 8 - 0 1 确定适当的回采工作面 的距离能为煤矿的安全高效生产提供 有利条件 ，如何确定合理 的工作面长度 ，一直被认为是煤矿开采 技术中最为重要 的课题之一。在一定范围内延长工作面距离能够 实现工作面的高产高效 ，达到减员增效 ，降低消耗的 目的。但工 作面过长时容易导致推进度下降 ，反而不利于稳产高产 ；反之 ， 当工作面布置较短时 ，又会致使巷道 的万吨掘进率提高 。产出的 煤量少，造成工作面产能不能充分释放。因此 ，对 回采工作面长 度进行探讨 ，确定合理的回采工作面长度范围 ，对 回采工作面稳 产 高 产 大有 益 处 。 1煤矿井下工作面距离的影响因素分析 1 ． 1 地 质 的 因 素 1 ． 1 ． 1 地 质 构造 分 析 影 响工作长度的地质构造主要是断层 和褶 曲。从工作面布置 设计来看 ，一般以较大 断层 或褶曲轴作为划分 工作 面边界的依 据 ，这就从客观上限制了工作 面长度。在小断层发育的块段布置 工作南时 ，由于小断层易扰工作面正规循环，造成工作面推进度 下降 ，尤其是对机组采煤影响较大 ，此时工作面不宜过长。通常 工作面 内部发育 的断层落差在 1 ． 5 m 一 5 ． O m时对回采影 响较大 ， 当断层 落差大于1 ． 5 m时，影响非综采 工作 面；当断层落 差大 于 3 ． O m，时 ，对 综 采综 放 工 作 面 回采将 造 成 影响 。 1 ． 1 ． 2 工作面煤层厚度的因素 当煤层较薄 ，工作面采 高小于1 ． 3 m1] ，由于工作面控顶区及 两巷 空间小 ，不易操作 和行 人 ，工作面长度不宜过长 ；当煤层 较 厚 ，采 高大干2 ． 5 m时，非综采工作 面人 工支护不便 ，操作 困 难 ，工 作 面长 度 布 置亦 不 宜过 长 。 1 ． 1 ． 3 煤 层 倾斜 角 度 的 因 素 煤层倾角不仅对工作面长度有影响 ，而且左右采煤方法的选 择。通常情况下 ，煤层倾角越小，其对工作面长度布置为影响也 小。当煤层倾角小于1 0 0 时，工作面长度可视实际状况适当加长； 当煤层倾角介于1 0 2 5 0 之间 ，可按常规面长度布置 ；煤层倾角介 于2 5 5 5 O 之间，工作面长度上下 同时作业困难，工作面长度不宜 过长 ；煤层倾角大于5 5 0 以上 ，工作面长度则不应超过l O O m。 1 ． 1 ． 4围岩 的 性质 围岩性质对工作面长度的影响主要是顶、底板 ，另外煤层 自 身的软硬程度对工作面长度也有一定的影响。通常伪顶过厚 厚 度大于1 ． 0 m和顶板过 于破碎或坚硬条件下 的工作面 回采， 由于 支护工作量大复杂 ，支护难度较大 ，此时工作面不宜布置过长 ； “ 三软”煤层工作面底软 、支护易扎底、顶底板移近量大 ，加之 煤软，极易片帮 ，因而生产管理极其困难 ，这样的工作 面也不宜 过 长 。 1 ． 1 ． 5 瓦斯的含量 因素 瓦斯含量的大小对工作面长度有一定的影 响。瓦斯含量小的 煤层 ，工作面长度一般不受其通风条件的制约 ；瓦斯含量大 的煤 层 ，工作 面长 度越大则煤壁暴露 的面 积就越大 ，随着产 量的提 高 ，单位时间内瓦斯涌出量大 ，回采时需要的风量就大 。但 由于 受工 作面及两 巷的断面 限制 ，风量不 可能无 限地加大 ，因此 ， 有些高瓦斯煤层工作 面必须严格执行 以风定产政策，同时在 “ 双 突”及高瓦斯矿井中，要充分地考虑到瓦斯含量及通风能力对工 作面 长 度 的影 响 。 1 ． 2技术 因素 1 ． 2 ． 1 回采 工 艺 的选 择 工作面采用 的回采工艺不同 ，对确定工作 面长度有明显的影 响。掩护支架工作面由于其 回采工艺本身要求其 出煤由下至上通 过面向溜槽 自溜运输 ，这就从客观上限制了工作面的长度不宜过 长，高档普采工作面 ，为了充分发挥采煤机组的效能 ，实现 工作 2 7 8 l科 技博竞 面的高产高效 ，在 同样的条件下工作面长度应比炮采长 ，简易支 架放顶煤工作面，由于其开采煤层较厚 ，工艺上存在采 、放煤 ， 工作面生产能力大，因而在通常情况下 ，其面长应比普通炮采工作 面长度要短些，综采 放 工作面，由于液压支架的使用能保证采煤 机快速截割 ，减少辅助时间，因此，其工作面长度较非综采工作面 要长 ，另外 ，因综采 放 支架装备费用高，而工作面愈长遇到地 质构造变化的可能性愈大，此时工作面也不宜布置过长。 1 ． 2 ． 2 装备的选择 不同的采煤方法，其支护和运输系统均不相同，采煤方法确 定了，工作面支护也随之确定。工作面装备对工作 面长度的影响 主要表现在工作面设备运输能力和有效铺设长度。掩护支架工作 面由于煤炭 自溜而受工作面装备条件影响甚微 ，但要保证运输设 备出煤能力必须与工作面生产能力相匹配 ，综采 放 工作面， 大多数采用5 0 0 K W或6 3 O K W以上功率的输送机。 目前 ，我国已 独立研制了新一代大功率、大运输量 ，长距离 ，高可靠性超重型 工作面成套设备 ，并在同煤集团公司四老沟矿大采高工作面试验 开采成功 。但随着煤炭市场经济运行形势的进一步好转和机械工 业的不断发展 。建设安全、优质高产高效矿井和工作面是形势所 需 ，其要求综采 放 工作面 “ 三机”设备必须向高层次发展。 根据我国现阶段工作面生产能力，加之考虑到井下工作面生产条 件和作业环境 ，各种型号输送机的有效长度按 其最大铺设 长度 7 5 ％计 ，以便能充分发挥设备效能。达到提高单产的目的。 1 ． 2 ． 3 现场管理因素 管理工作水平 的高低 ，对确定工作面长度的影响很大 ，如技 术管理水平 较高 ，具有能确保工作 面的规格质量和设备正常运 转 ，并对因地质条件局部变化出现的困难 ，能迅速采取措施进行 正常回采 ，工作面长度宜取长些，否则应取短些。从生产管理来 看 ，短工作面易于管理 ，这是 由于地质变化小，顶板管理相对简 单 ，工作 面容易做到 “ 三直两平”机电事故也少。对于初采初放 用新的采煤方法矿井，由于受技术管理水平和设备操作熟练程度 等 因素的制约 ，工作面长度宜短些 。 1 ． 3 经济因素 在煤矿实际工作 中，人们多以地 质和技术 因素来确定工作面 长度 ，但在一定 有装 备和地质 条件下 ，可 以通过理论分析和计 算 ，同样可以得到一个最优工作面长度范围。通常按产量和效率 最高法 简称 “ 双高法” 确定工作面合理长度区间，再进行工 作面成本最低法 简称 “ 一低法” 的分析计算 。得出最佳的工 作 面 长 度 。 2核定工作面长度的分析 根据理论分析 ，并结合平 时的生产实践以及高产高效工作面 实例 ，在充分地调研认证的基础上 ，初步提 出了回坡底矿 回采工 作面长度的合理范围。 3长距离工作面开采技术的推广 3 ． 1 回采工作面长度与工作面产量和回采工效的关系并非线性 增加 ，其增幅随面长的加大而逐渐减少 ；回采工效则随面长增加 而呈先减升后降低的趋势，其间有一个最优值区间。 3 ． 2 在通风 、人员和材料运送 、煤炭运送和巷道维护等方面 都能满足工作面生产能力的需要的前提下 ，采用高产能 、可靠性 高 、大功率采煤机及工作面输送机 ，走向长壁工作面最优长度可 达 1 8 O 一 2 1 O m。 3 ． 3 回采工作面长度 的选择不仅要考虑地质和技术要素 ，还要 进行经济要素的分析计算 ，寻求出技术上可行 ，经济上合理 ，又 适合矿井具体条件的最佳工作面长度，提高矿井技术经济效益。