馮 濤

（晉能控股煤業(yè)集團永定莊煤業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)部， 山西 大同 037000）

我國的煤炭資源豐富，為我國的經(jīng)濟發(fā)展提供了充足的動力。煤炭作為重要的能源供應(yīng)，在使用過程中容易造成一定的污染。隨著清潔型能源的使用，對煤炭的綠色開發(fā)利用有了迫切的需求。在煤炭的開采過程中，現(xiàn)有的綜采開采工藝容易造成煤體的粉碎率過高，礦井的塊煤率低，影響煤炭的清潔使用。堅硬煤層由于煤層的質(zhì)地堅硬，內(nèi)生的裂隙發(fā)育不足，在采煤作業(yè)時功耗大，煤炭的可截割性較差，在工作過程中形成的粉塵較大，塊煤率不高，且會造成惡劣的作業(yè)環(huán)境[1]。在不改變煤巖力學性質(zhì)的前提下，對開采工藝設(shè)備及參數(shù)進行改進，是提高塊煤生產(chǎn)效率的重要方式，開采過程中進刀方式的不同，也會影響開采的產(chǎn)量和效益。對堅硬煤層開采過程中的進刀方式造成塊煤率低的問題進行分析，從而優(yōu)化煤層的開采工藝，提高成煤的塊煤率[2]。

1 煤層開采進刀方式與割煤方式的組合

采煤機在進行煤層開采時，進刀過程指采煤機的滾筒進入煤層的過程，割煤方式指采煤機截割與其他工序的配合。采煤機的進刀方式與割煤方式的組合對于采煤作業(yè)的產(chǎn)量及效益具有直接影響。在煤層的綜采中，常用的組合方式有三種，分別為雙向割煤端頭斜切進刀方式、單向割煤端頭斜切進刀方式和中部斜切進刀方式[3]。

雙向割煤端頭斜切進刀方式如圖1-1 所示，即在采煤機往返一次的過程中割煤兩次，常用在煤層的賦存條件穩(wěn)定及傾角較小的綜采過程中。在煤層產(chǎn)生壓裂后，煤層的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，會影響割煤過程中的牽引速度。單向割煤端頭斜切進刀方式即從采煤機一端開始進刀進行割煤[4]。單向割煤中部斜切進刀方式如圖1-2 所示，即開采過程中從工作面的中部開始進刀進行割煤。

圖1 不同進刀方式示意圖

在煤炭的開采過程中，塊煤率的大小與壓裂的形式有關(guān)，不同的牽引速度下所形成的壓裂形式不同，從而影響煤層的塊煤率。在同一壓裂形式下，對進刀方式及塊煤率的關(guān)系進行分析。在煤層的開采過程中，選取不同的工作面長度及巷道保護煤柱的距離，進行不同進刀方式下的塊煤率分析[5]。

2 進刀方式對塊煤率的影響分析

2.1 工況一組合下的塊煤率分析

選取工作面的長度為150 m，巷道保護煤柱為15 m，對三種不同的進刀方式下的塊煤率進行分析，得到如下頁圖2 所示的關(guān)系曲線。從圖2 中可以看出，在不同的壓裂形式下，隨著三種進刀方式下割一刀煤所需的總時間減小，對應(yīng)的塊煤率逐漸增加；其中，割一刀煤所需時間最小時塊煤率最高，在雙排孔來壓區(qū)采用雙向割煤端頭斜切進刀方式[6]。

圖2 工況一不同壓裂形式下塊煤率與進刀方式的關(guān)系曲線

2.2 工況二組合下的塊煤率分析

選取工作面的長度為150 m，巷道保護煤柱為25 m，對三種不同的進刀方式下的塊煤率進行分析，得到如下頁圖3 所示的關(guān)系曲線。從圖3 中可以看出，在不同的壓裂形式下，隨著三種進刀方式下割一刀煤所需總時間的減小，對應(yīng)的塊煤率逐漸增加；其中，在雙排孔來壓區(qū)采用雙向割煤端頭斜切進刀方式時所需的進刀時間最小，為40.2 min，此時形成的塊煤率最高為69%。

圖3 工況二不同壓裂形式下塊煤率與進刀方式的關(guān)系曲線

2.3 工況三組合下的塊煤率分析

選取工作面的長度為250 m，巷道保護煤柱為15 m，對三種不同的進刀方式下的塊煤率進行分析，得到如圖4 所示的關(guān)系曲線。從圖4 中可以看出，在不同的壓裂形式下，隨著三種進刀方式下割一刀煤所需總時間的減小，對應(yīng)的塊煤率逐漸增加；其中，在雙排孔來壓區(qū)采用雙向割煤端頭斜切進刀方式時所需的進刀時間最小，為55.5 min，此時形成的塊煤率最高為69%。

圖4 工況三不同壓裂形式下塊煤率與進刀方式的關(guān)系曲線

2.4 工況四組合下的塊煤率分析

選取工作面的長度為250 m，巷道保護煤柱為25 m，對三種不同的進刀方式下的塊煤率進行分析，得到如圖5 所示的關(guān)系曲線。從圖5 中可以看出，在不同的壓裂形式下，隨著三種進刀方式下割一刀煤所需總時間的減小，對應(yīng)的塊煤率逐漸增加；其中，在雙排孔來壓區(qū)采用雙向割煤端頭斜切進刀方式時所需的進刀時間最小，為57 min，此時形成的塊煤率最高為69%。

圖5 工況四不同壓裂形式下塊煤率與進刀方式的關(guān)系曲線

通過上述分析可知，在巷道保護煤柱不變時，三種進刀方式下割一刀煤所需的時間逐漸減小，在雙排孔來壓區(qū)采用雙向割煤端頭斜切進刀方式時所需的進刀時間最小，此時的塊煤率最高；當保護煤柱增加時，三種進刀方式割一刀煤所需的時間也逐漸增加。在不同的工作面長度時，巷道保護煤柱越小，三種進刀方式割一刀煤所需的時間越小，采用雙向割煤端頭斜切進刀方式對雙排孔壓裂區(qū)進行開采時的塊煤率最高。

3 結(jié)論

1）塊煤率的大小與開采中割一刀煤所需的時間相關(guān)，隨著割一刀煤所需時間的減小，則形成的塊煤率增加。

2）在三種不同的進刀方式下，雙向割煤端頭斜切進刀方式所需時間最小，此時的塊煤率最高。

3）在進行煤層的開采時，應(yīng)盡量選擇雙向割煤端頭斜切進刀方式，從而提高煤樣的塊煤率，利于煤樣的清潔使用。