薄煤层综合机械化开采论文
薄煤层综合机械化开采论文【1】
【摘 要】薄煤层的煤层赋存条件差，开采方法一直停留在普采、炮采阶段。
本文以工程实践为背景， 阐述了在薄煤层中实施综采工艺开采的技术， 综采工艺的成功运用，使得企业获得了丰厚的经济效益。
【关键词】薄煤层;综采;经济效益
引言
我国煤矿薄煤层资源储量61.5亿t(煤厚小于1.3m)，占煤矿煤炭总储量的20.42%，采出量不足总储量的10%，其中薄煤层占重点煤矿总储量的17.6%。
铁法矿区1.5m以下薄煤层储量6.2亿t，占总储量的比例约26%。
大同煤矿集团主采煤层的侏罗纪煤系薄煤层含量6亿t，采出率仅有19～20%。
七台河矿区煤田面积1115km2，远景储量40亿t，保有储量11亿t，煤层平均厚度仅0.86m，是全国煤层最薄的矿区之一。
1991年在我国薄煤层开采中率先实现千万吨年产量。
黑龙江鸡西矿区煤层厚度1.0～1.4 m。
重庆市万州、永荣等地的乡镇煤矿开采极薄煤层，其采出率比国有煤矿高。
永安煤业公司加福煤矿开采的煤层厚度均在0.6m以下，现已回采到0.3m左右的煤层，联合布置掘半煤岩巷道万吨掘进率76.1m。
重庆永荣矿务局永川煤矿煤层厚度为0.4～0.6 m，属极薄煤层。
该局在重庆巴南区丰盛镇建100万t的大型煤矿，可采煤层为厚0.87～1.33 m，预计资源量为6000万t。
薄煤层的煤层赋存条件差，地质条件、开采技术条件复杂，机械化开采难度大，生产效率低，产量低，开采方法一直比较传统单一。
如何在薄煤层特殊的地质与技术条件下，提高开采技术水平和生产效率、采出率和产量，一直是一个技术难题。
从20 世纪70 年代初开始， 我国就开始引进和研究薄煤层开采工艺， 分别采用了炮采和普采， 但综采工艺在薄煤层开采中一直没有开展， 为实现高效开采， 保证单翼采区采掘接续正常， 提高产量，某煤矿提出了薄煤层的综采开采工艺。
1 薄煤层采面的概况
某采区为单翼采区， 可采煤层中3# 、17# 、19# 为中厚煤层， 是该煤矿的主要煤层， 5# 和7# 为薄煤层， 可采储量占全矿井可采储量的17.36%。
为了使单翼采区的采掘关系正常， 提高煤炭回收率， 减少资源浪费， 也为了加快高产高效矿井的建设， 实现矿井产量逐年增长， 效益逐年提高的目标， 实现薄煤层综采工艺的工作迫在眉睫。
该采区W151 工作面垂直埋深为186～356 m，走向长1000m， 倾斜长193m， 煤层平均倾角17°， 平均厚度115m， 可采储量339万t ，地质构造比较复杂， 处于F5 和F14 两条大型边界断层之间， 中小型地质构造比较发育的有5～8 条，落差分别在1.5～5， 并且地质构造带岩石比较破碎。
老顶和直接顶为泥质粉砂岩， 直接底为无层理、遇水呈泥状的泥岩， 水文地质条件比较复杂，裂缝较多， 小煤矿开采复杂， 老窑采空区地表塌陷， 积水较多。
该煤层具有煤与瓦斯突出的危险性， 煤尘具有爆炸危险性。
2 回采工艺、设备及采煤方法
回采工艺为综采机械化开采，工作面主要设备配置如表1所示。
工作面采用单一走向长壁后退式采煤方法，MG2 × 100/ 460 型双滚筒采煤机落煤， ZY3400/ 9/22 型液压支架护顶， 一次采全高， 全部跨落法处理采空区。
劳动组织为“ 三八”制作业， 工作面实行正规循环， 两班生产， 一班检修。
3 瓦斯治理措施
该矿井是煤与瓦斯突出矿井， 始终把瓦斯治理工作放在一切工作的首位。
针对煤层透气性差、松软等特点， 利用长短钻孔相结合， 辅以两掘一抽的方式， 摸索煤与瓦斯突出区域和突出程度的预测预报技术， 开展瓦斯治理与灾害防治技术。
该采区采用了4台MLMO-F2BE3 420-2BY4 型液环真空泵和1台2BE3620-2BY4 型液环真空泵， 管路采用 426mm 和 560mm 的主管进行瓦斯抽放。
对于工作面瓦斯治理， 采用高低负压抽放系统进行瓦斯治理， 在抽放工艺上， 高负压主要实施本煤层顺层钻孔抽放， 在工作面上下巷道沿走向按1.2～1.5m 间距布置， 顺层钻孔抽放工作面内瓦斯平均抽放率达到36.85% ， 不仅消除了工作面突出危险， 同时也大大减少了割煤期间煤壁瓦斯涌出量， 减少了瓦斯对工作面产生的影响; 在此基础上采用采空区埋管辅以编织袋挡墙抽放， 有效地解决了采空区系统瓦斯释放、邻近煤层卸压瓦斯积聚造成的上隅角瓦斯超限的问题。
由于瓦斯治理技术的开展， 有效地提高了掘进进尺， 使工作面能够达产稳产高产。
4 经济效益分析
以2008 年为例，全采区生产原煤138万t，其中， 薄煤层33. 9万t，原煤生产成本125元/t，原煤平均售价380元/t， 则全年利润：33.9万t ×(380-125)元/t= 8644万元。
5 结束语
综合机械化采煤效率高、安全性好，有利于高产高效，是未来采煤工艺的发展方向。
随着科学的发展，技术进步，目前综合机械化采煤在我国已经较为普及，特别是在华北、西北等煤矿赋存好的地区。
但是在我国南方地区，由于很多地方煤层赋存条件差，煤层薄，采煤工艺还停留在比较落后的普采甚至炮采阶段。
薄煤层综采工艺的应用， 进一步提高了薄煤层条件下综合机械化开采的水平和技术， 使我国高产高效综采技术上了一个新的台阶， 尤其在薄煤层赋存条件比较丰富的南方地区， 为稀缺煤炭资源的回收和煤层配采探索了一条有效的途径， 进一步提高了综采工作面的单产水平。
该煤矿设计能力为400万t/a， 并且都是由两个单翼采区组成， 属双突矿井， 薄煤层的综采开采成功， 不仅为采掘接续正常提供了条件， 也为开采保护层有效回收资源创造了条件， 改善了井下开采的安全生产环境， 为该煤矿成为高产高效的现代化矿井奠定了基础， 为南方矿井的开采探索了一条新的路子。
参考文献：
[l]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.
极薄煤层综合机械化开采实践【2】
[摘 要]本文主要介绍了综合机械化在禾草沟二煤矿极薄煤层的应用情况，阐述了极薄煤层在设备选型及回采工艺上进行研究分析，对极薄煤层采用综合机械开采利弊分析，使极薄煤层采用综合机械化在本地区得到推广。
[关键词]极薄煤层;综合机械化采;三机配套;回采工艺
1、前言
在延安地区北部矿区，支持本地区经济发展主要以资源为主，特别是子长地区煤炭资源作为主体能源，子长矿区煤层赋存主要以极薄煤层为主，此煤种为气煤QM(45号)有广扩的市场上前景，提高产量，确保安全，是本地区的主要问题，由于受到煤层赋存条件的限制，按照传统的采煤工艺，劳动强度大，安全系数差，劳动效率低，又不符合国家的相关的法律、法规及技术规范。
为了改变这一现状，延安车村煤业集团禾草沟二矿在延安市子长矿区极薄煤层采用综合机械化率先走在前列，取得了一定的经济效益。
2、禾草沟二矿3#煤层赋存情况及开采条件
禾草沟二矿可采煤层有一层3#煤层，属于子长矿区陕北三叠纪煤层，煤层赋存稳定，构造简单，煤层厚度0.73～0.90m，伪顶为粉砂质泥岩，厚0.15～0.25m，随采随落;直接顶为泥质粉砂岩与细砂岩互层，厚1.5～12m，老顶粉砂岩，厚>12m;直接底为泥质粉砂岩夹有薄层的煤线，厚0.8～6m，老底为粉砂岩，厚>6m。
3号煤层自燃倾向性的自然等级为Ⅱ类，属自燃煤层。
由东向西倾伏，煤层倾角1～3°。
经调查国内的采煤设备及工艺，可以采用综合机械采煤。
子长矿区传统的采煤工艺通常是采用底板掏槽、顶板放炮落煤、人工出煤、运煤、圆木支护、矸石充填法处理采空回区。
传统采煤方法产量低，劳动强度大，安全性差，近年来采用普通机械化开采也不是很成功，顶板适应性差，机械故障多，安全可靠性低，要提高单产水平和工作面主要经济技术指标，实现预定的目标，必须选择适合的采煤工艺，合理的设备选型，才能实现矿井高产高效，采用综合化机械化，克服了以上采煤的不足，实现矿井机械化。
3、设备的选型
根据我矿煤层赋存特征及地质条件，合理的设备选型是实现矿井高产高效的'必要条件，经国内多地考察，选用MG100/240-BWD型交流电牵引采煤机，BRW200/31.5型乳化液泵站，ZY2400/07/14掩护式液压支架，SGZ630/220刮板输送机，设备参数如下表;1101工作面布置如下：(1)采 煤 机：装机功率240kw;滚筒直径800mm;采高范围0.8～1.42m;牵引速度0～6m/min;滚筒截深630mm;电 压1140v。
(2)液压支架：支架高度700mm～1400mm;中心距1500mm;初撑力2180KN;工作阻力2400KN;支架重量5818kg。
(3)刮板输送机：长 度102.6m;电动机功率110/55kw;输送量400t/h;电 压1140V。
(4)乳化液泵站：公称流量200L/min;公称压力31.5Mpa;电机功率125 kw;型号液箱RX-1500。
4、回采工艺
4.1 进刀方式
1101回采工作面采用倾斜长壁后退式回采工艺，工作面进刀方式割三角煤端头斜切进刀，双向割煤，往返一次割两刀。
4.2 回采工艺流程
采煤工作面采用破煤、装煤、运煤、支护、顶板管理等工序，具体采煤工作面通过割煤 ―― 移架 ―― 推溜等工序，工作面采煤机割煤过后紧跟着移架，防止空顶面积过大造成顶板垮落，煤机割过后15m左右及时推溜，支架端面距100～250mm为宜，保持了工作面“三直一平”。
4.3 顶板管理
回采工作面采用全部垮落法控制顶板，工作面初次来压步距为25m左右，防患于未然，加强支护。
工作面伪顶随煤层直接采下，进入运输系统中，工作面两巷采用单体液压支柱与1m的交接顶梁联合支护。
超前支护不少于20m，每巷不少于三排单体液压支柱，柱距不大于1m。
交接顶梁插销及单体液压支柱防倒绳齐全可靠。
4.4 安全出口
工作面两个安全出口保持畅通，工作面端头过度支架与超前支护距离不大于0.50m，工作面转载刮板输送机与设备列车安全距离之间不少于0.30m，设备列车靠近巷道右帮不少于1m，以防发生灾变时工作面人员及时顺利撤出危险区域。
4.5 支护质量及要求
工作面采用掩护式液压支架支护工作面顶板，工作面直接顶垮落不均匀，支架顶部用枕木接顶，接实。
工作面液压支架与工作面煤壁保持垂直，立柱成一条直线，左右错差不能大于0.01m，两巷单体液压支柱与交接顶梁必须与两巷的顶板保持密实，梁、柱排列整齐。
乳化液浓度配比3%～5%，工作面立柱压力安全阀，两巷单体液压支柱三用阀安全有效。
5、极薄煤层采用综合机械化开采的优点
(1)提高安全系数，改善工人劳动强度。
极薄煤层采用综合机械化开采较极薄煤层普通机械化安全程度有了可靠的保证，特别是顶板支护上，普通机械化开采需要的单体液压支柱与π型梁及用木料板皮联合支护，顶板适应性差，尤其是采煤机采过后，紧跟其后的移柱挂梁，清理浮煤，容易造成煤壁鼓帮，对工人造成伤害，用木料板皮易引起火灾事故的发生，链牵引采煤机容易锻链伤人，工作面周期来压后单体液压支柱钻底量为0.3m左右，移柱回柱及单体液压支柱穿靴，使工人的劳动强度增大，埋下安全隐患。
(2)提质增效，降低生产成本。
综合机械化采煤，前滚筒割煤过后，后滚筒割底煤清理浮煤，移溜铲推浮煤，使浮煤进入工作面刮板输送机，在液压支架与工作面刮板输送机之间人工清理浮煤，工作面上下切口不打机窝，减少了煤炭损失，提高了工作面煤炭整体回收率，整体依次顺序式带压移架，合理控制端面距，减少了顶板矸石进入工作面，工作面液压支架液体循环利用，不进入工作面煤溜流中，对煤质有了很大的提高，减少了洗煤费用，减轻了运输负担，降低了生产成本。
(3)增加日循环个数，增加产量。
1101工作面作业循环采用“三八”制循环作业，平均一个原班5个循环，滚筒截深0.6m，工作面总推进量6m，平均月产量为14000 T ，1101普采工作面平均一个原班2个循环，滚筒截深0.8m，工作面总推进量3.2 m，平均月产量 7725.6 T，产量较普采有大幅度的提高，实现了高产高效。
6、极薄煤层综合机械化开采的缺点
(1)采煤机滚筒采过后煤尘大，给推溜移架工造成职业危害，工作面安设增压泵，增加采煤机滚筒内外喷雾压力，对降尘起到了一定的效果。
(2)1101工作面煤层局部有宽缓的波状起伏，采煤机司机容易采煤层直接底难以控制，加强采煤机司机技能培训一定会得到好的控制。
7、结束语
(1)极薄煤层综合机械化开采在禾草沟二号煤矿运用是成功的，安全系数提高，产量提升，成本降低，效益增加。
(2)减少工人的劳动强度，减少工作面工作量，保障了职工队伍的稳定性，对安全生产提供了有利的条件。
(3)工作面采煤机滚筒截煤在刮板输送机机头与机尾处留底煤，液压支架移架时底座铲起浮矸，造成两个立柱之间有浮渣，降低了高压管路的使用寿命，增加了维修费用，设备选型对以上问题要进行技术改造，减少丢煤及工人劳动强度，降低维修费用，增加效益。
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