王双喜

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭安全纠察总队，山西 太原 030012）

沙坪煤矿采煤工艺方式的探讨

王双喜1，2

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭安全纠察总队，山西 太原 030012）

沙坪煤矿根据煤层地质条件及煤层特征，对分层综采工艺、放顶煤工艺和一次采全高回采工艺的优缺点进行了全面分析，确定工作面采用一次采全高回采工艺，日产量达到了7684.84t，回采率达到了93.7%，经济效益显著，说明确定一次采全高的回采工艺是合理的。

工作面；回采率；回采工艺；方式

1 概述

晋神能源有限公司沙坪煤矿矿井设计生产能力为300万t/a，可采煤层2层,分别为2号、8号煤层。其中主采煤层为2号煤层，2号煤层厚5.30m，8号煤层厚1.68m。煤层倾角2°～8°，平均4°，属于近水平煤层。煤质赋存稳定，硬度中硬，普氏硬度f=2～3，属优质的焦煤，为低硫低磷低灰分。平均容重为1.42 t/m3。矿井属低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险，煤层没有自燃发火倾向。煤层的伪顶为黑色泥岩，厚度小于0.5 m，不稳定。2号煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。

2 确定采煤工艺方式

根据首采带区地质条件及煤层特征，可选择分层综采工艺、放顶煤工艺和一次采全高回采工艺，各有优缺点。

比较上述3种回采工艺的特点后，初步确定选择放顶煤或一次采全高的回采工艺较合理。结合矿井实际条件，瓦斯涌出量低，采用放顶煤工艺工作面瓦斯易超限，煤质硬度较大，放顶煤困难，且放顶煤回采率低，本煤层平均厚5.30 m，采高5.2 m，工作面回采率比放顶煤要高很多。故确定工作面采用一次采全高回采工艺，后退式自然跨落法管理顶板。

3 回采工作面参数

根据开拓、准备的巷道布置，回采工作面沿走向布置，倾向推进；工作面长度确定为210 m，区段长平均1 850 m，煤厚5.30 m，采高5.2 m，顶部留煤皮。

工作面布置三条顺槽：西侧布置两条，均为进风巷，靠近工作面煤壁的一条巷道布置皮带，另一条巷道做为运输、行人巷；东侧布置一条回风巷。

顺槽断面均为5m宽，3.5 m高；顺槽间煤柱，两条顺槽之间留设20m煤柱。

顺槽之间每隔100m掘联络巷贯通。

工作面配套设备见表1。

表1 工作面配套设备

4 回采工作面破煤、装煤方式

工作面采煤机螺旋滚筒完成破煤、装煤过程，部分遗留碎煤由输送机上的铲煤扳来装入溜槽。工作面选用德国艾克夫公司生产的SL500电牵引采煤机，德国DBT公司生产的PF4-型刮板输送机。双向割煤法，即采煤机往返一次为两个循环。采煤机及刮板输送机技术特征如表2、表3所示。

进刀方式采用端部斜切割三角煤进刀。进刀方法为机组割透机头（机尾）煤壁后，将上滚筒降下割底煤，下滚筒升起割顶煤，采煤机反向沿溜子弯曲段斜切入煤壁；采煤机机身全部进入直线段且两个滚筒的截深全部达到0.865 m停机；将支架拉过并顺序移溜顶过机头（机尾）后调换上、下滚筒位置向机头（机尾）割煤；采煤机再次割透机头（机尾）煤壁后，再次调换上、下滚筒位置，向机头（机尾）割煤；开始下一个循环的割煤，割过煤后及时拉架、顶机头（机尾）、移溜。机组进刀总长度控制在50m左右。（进刀方式如图1）

表2 采煤机主要技术特征一览表

表3 工作面刮板输送机主要技术特征一览表

5 回采工作面支护方式

5.1 支架选型及布置

回采工作面支护采用液压支架支护，根据工作面顶底板岩性及煤层厚度、采高等条件，选用德国DBT公司生产的二柱式掩护支架及其相配套的端头支架。从工作面机头到机尾分别布置端头架4架，中间架114架，端头架3架，共计121架。支架技术特征见表4。

5.2 支架支护强度的验算

工作面液压支架支护强度按工作面最大采高的八倍进行计算，上覆岩层所需的支护强度按下式计算：

F=8HRgS.

式中：F为计算工作阻力，kN；H为工作面采高，5.2 m；R 为上覆岩层密度，2.3×10kg/m3。

图1 采煤机斜切进刀方式图

表4 掩护式液压支架主要技术特征一览表

则，F=8×5.2×2.3×103×9.8×8.85=8298kN.

根据支架工作阻力为8 638 kN大于8倍采高验算所需的工作阻力，所以该支架能够满足支护要求。工作面供液由EHP-3K200/53型乳化液泵提供，乳化液泵压力设计为31.5MPa。

5.3 顶板管理

工作面采用全部跨落法管理顶板。

5.4 移架及推溜方式

该液压支架采用先进的电液控制系统，可实现多种移架方式及推溜方式。

1）支架可实现的四种移架方式：邻架自动顺序移架，成组顺序移架，煤机和支架联动移架，手动移架。

2）工作面可实现的四种推溜方式：双向邻架推溜，双向成组推溜，采煤机割煤后自动拉架并推溜，手动推溜。

根据本煤层地质条件，底板较平整、起伏不大，为减轻工人劳动强度，拉架采用邻架自动顺序移架，每次移一架，推溜采用双向成组推溜，每组设置为12架。拉架滞后底滚筒3架～5架，如果顶板压力过大或有冒顶危险时，应及时追机拉架（滞后上滚筒3架～5架），以防顶板冒落；如移架过程中顶板破碎或片帮严重要及时拉过超前架并打出护帮板。

6 主要技术经济指标

循环产量按下列公式计算：

式中：Q1为割5.2 m采高段一刀煤产量，t；Q2为割过渡段一刀煤产量，t；Q 为循环产量，t；L1为工作面5.2 m采高段倾斜长度，m；L1为工作面过渡段倾斜长度，m；S为循环进度，0.865m；M1为工作面中段采高，5.2 m；M2为工作面过渡段采高，取平均值4.35 m；γ为煤的容重，1.42 t/m3；C为工作面可采范围内回采率，97%。吨煤成本为32元/t，工作面主要技术经济指标如表5所示。

表5 工作面主要技术经济指标

7 结论

晋神能源有限公司沙坪煤矿工作面采用一次采全高回采工艺，日产量达到了7 684.84 t，回采率达到了93.7%，坑木消耗仅为6 m3/万t，经济效益显著，说明确定一次采全高的回采工艺是合理的。

Discussion on Mining Techniques in Shaping Mine

WANG Shuang-xi1，2
（1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024；2.Shanxi Province Coal Safety Pickets,Taiyuan Shanxi 030012）

Based on the geological conditions and features of Shaping mine,the paper analyzes strengths and weaknesses of three mining modes:hierarchical fully-mechanized mining,top coal caving and whole-height mining.The whole-height mining technology was selected to be used in the working face and the daily output of 7684.84t and recovery rate of 93.7%were achieved.The mode proves to be reasonable due to its significant economic benefit.

working face;recovery rate;mining techniques;mode

TD823.9

A

2010-09-17

王双喜（1973—），男，山西宁武人，在读工程硕士研究生，高级工程师，从事煤炭安全管理工作。

1672-5050（2011）01-0064-03

徐树文