浅析煤矿综合机械化采煤工艺

2018-09-11王立强

山东煤炭科技 2018年8期

王立强

(山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司,山西晋城 048000)

综合采煤工艺已经形成了现代化开采装备体系，从煤机装备（系列液压支架、采煤机、大型刮板输送机到大运距的带式输送机等）进行了智能化、数字化的改进。目前已经能够采用先进的信息处理技术、机电一体化科技，实现煤矿综合工作面的高效运行。

1 煤矿综合机械化改造概况

以山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司矿井建设投产为例，矿井布置主平硐、副平硐和回风立井三个井筒。其中副平硐和回风立井为利用已有井筒，主平硐为新掘井筒。主平硐装备带式输送机，担负矿井的煤炭运输任务；副平硐装备无极绳连续牵引车，担负矿井矸石、材料设备等辅助运输任务；回风立井担负矿井回风任务，兼做矿井安全出口。在开采水平划分和开拓巷道布置上，依据综采面的连续推进长度，结合永久煤柱条带的位置和走向来进行井田水平划分和开拓巷道布置，比较符合本井田的实际。井下大巷主运输采用带式输送机，可实现自回采工作面至地面胶带一条龙连续运输，用人少，效率高，故障率低，安全性好，利于实现集中管理与控制。大巷辅助运输采用无极绳连续牵引车牵引1.5t系列矿车运输，既满足矿井对井下辅助运输的要求，又最大限度地减少了矿井投资。矿井以一个生产采区、一个综采工作面保证矿井设计生产能力，工程量少，运输环节简单，符合高产高效矿井“一井一面”的采煤工艺。

2 矿井综合机械模式

2.1 大巷运输及设备

为了简化辅助运输环节，且考虑到最重件设备重量由10t增加至16t，本次设计变更轨道大巷选用SQ-90/132B型无机绳连续牵引车一部，配套电机功率132kW。变更了胶带大巷一部架空乘人装置输送距离332m，倾角α=5～12º，选用RJKY45-22/1450（A）型架空乘人装置一部，配套电机功率为45kW；取消胶带大巷两部架空乘人装置。

煤炭运输考虑工作面采煤机峰值煤量，选型如下。

图1 简化后的带式输送机布置图

带式输送机技术参数如下表1。辅助运输设备采用无极绳连续牵引车，可满足牵引运输要求。根据无极绳连续牵引车生产厂家提供的产品说明书，最大适应坡度为17°，能够满足矿井辅助运输的需要。

表1 带式输送机技术参数

2.2 采区布置及装备

表2 采煤机技术特征表

表3 刮板输送机技术特征表

表4 转载机技术特征表

表5 乳化液泵站技术特征表

表6 喷雾泵站技术特征表

2.3 工作面顶板管理方式

根据矿方施工井巷工程实际揭露煤层情况，2号煤层厚度1.20～1.60m，平均1.40m，本次设计中间液压支架型号变更为ZY4000/09/21型，最大控顶距4.800m，最小控顶距4.200m。回采工作面支架选用ZY4000/09/21型液压支架，可满足回采工作面顶板支护要求，其主要技术参数见表7。

表7 液压支架技术特征表

2.4 采区布置

（1）采区巷道布置采用三巷布置，胶带大巷、轨道大巷和回风大巷沿西北—东南向间隔30m平行布置。胶带大巷为胶带进风巷，轨道大巷为轨道进风巷，均沿2号煤层顶板布置。投产时三条大巷掘进至井田南部矿界。

轨道大巷在向井田南部边界掘进过程中揭露一条断距约5.2m的断层（命名为F3-3断层），南部为煤层露头保护煤柱，轨道大巷无法向前掘进，因此本次设计变更三条大巷均掘进至F3-3断层保护煤柱即可。同时为确保一采区的准备煤量，设计增加一采区北翼运输巷和一采区北翼回风巷。一采区北翼运输巷为机轨合一巷，一采区北翼回风巷为专用回风巷。

一采区北翼运输巷：矩形断面，锚网支护，净宽5.00m，净高2.30m，净断面积11.50m2。

一采区北翼回风巷：矩形断面，锚网支护，净宽4.00m，净高2.30m，净断面积9.20m2。

（2）首采工作面位置、顺槽布置不发生变化，仍为2101回采工作面。根据矿方提供的《山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司一采区巷道布置变更说明》，2号煤层分叉范围及煤层不可采边界位于井田南部F12、F4断层之间。由于2101回采工作面后部存在大面积的不可采区域，因此本次设计变更根据回采工作面运输顺槽和回风顺槽揭露煤层情况将回采工作面可推进长度由1235m变更为730m。

2.5 巷道掘进

（1）巷道断面和支护形式考虑胶带大巷、轨道大巷仅服务于矿井的一采区，服务年限较短，胶带大巷、轨道大巷不铺底，巷道净高为2.90m。

（2）掘进工作面个数、组数及机械设备根据井下半煤岩巷道的现场实际施工状况，半煤岩巷道矸石硬度相对较大，原设计选用的掘进机掘进困难，施工效果不佳，本次设计掘进机型号变更为EBZ160，截割部电机功率160kW。

3 采煤开采技术的改进

采煤方法从高效能、高可靠性的角度出发，对于生产系统和生产过程实行智能化、自动化监控，采用科学管理的方法，运用成套开采技术，改进施工工艺和装备，扩大矿井煤层条件下的采煤机械化的应用范围，包括：研究开采岩层运动和地表沉陷规律，满足地表建筑物、地下水资源保护的要求，发展沉降控制理论、技术，进行充填技术的研究，研究开采设计和工艺参数优化的方法，减少矸石排放，完善采煤方法和开采布置，实现开采方法和开采布置、煤层地质条件的最佳匹配。