鄭 健，李安榮

（神東公司寸草塔一礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

神東煤炭集團寸草塔煤礦綜采工作面合理長度分析

鄭 健，李安榮

（神東公司寸草塔一礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

煤礦開采中，為了提高煤炭回收率，往往采取加長工作面長度的辦法，但在實際的操作中還有許多的因素制約而無實現(xiàn)。影響綜采工作面長度的因素主要有：地質(zhì)因素、技術(shù)因素和經(jīng)濟因素。技術(shù)因素又可分為設(shè)備因素管理因素；經(jīng)濟因素也應充分考慮。只有確定合理的綜采工作面長度，才能確保礦井實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效。

工作面長度；地質(zhì)因素；技術(shù)因素；經(jīng)濟因素

綜合機械化開采已是主要工藝方式，其工作面長度的確定受到多種因素的影響，例如地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟因素，其中地質(zhì)因素是基礎(chǔ)，經(jīng)濟因素是目標，技術(shù)因素是手段[1-2]。國內(nèi)外結(jié)合具體條件，對綜采工作面長度進行了探討，取得了一定的研究成果[3-4]。例如低瓦斯礦井中，煤層賦存條件允許，工作面裝備滿足需要的前提下，工作面長度加大能使工作面單產(chǎn)和工效大幅度提高，工作面長度在270～300m為宜[5]。

工作面長度是礦井實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效的重要條件。從工作面內(nèi)部條件來看，在一定的范圍內(nèi)，增加工作面長度的確有利于提高產(chǎn)量、效率、效益，并能降低巷道掘進率，提高回采率。但是工作面長度受設(shè)備、煤層地質(zhì)條件、瓦斯涌出量等因素約束，當工作面過長時，容易導致推進速度下降、支護難度增加，反而不利于穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；還會對礦井生產(chǎn)技術(shù)管理及安全管理帶來困難。本文對影響工作面長度的地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟因素進行分析，進而確定最優(yōu)的工作面長度，以實現(xiàn)礦井高產(chǎn)、高效、高回采率。

1 地質(zhì)因素

煤層傾角、厚度的變化，斷層與褶曲、火成巖的分布規(guī)律，是否有較大的陷落柱等都是限制采區(qū)傾斜（走向）長度的重要因素，有時甚至影響工作面是按傾斜開采還是走向開采。煤層的自然發(fā)火傾向、圍巖的穩(wěn)定性等，也對采區(qū)或盤區(qū)的長度有著很大影響。

寸草塔煤礦地質(zhì)條件復雜，斷層、背向斜、褶曲較發(fā)育。根據(jù)巷道揭露和三維地震資料，現(xiàn)回采的22113工作面存在落差1～2 m的斷層兩條；備采22112工作面存在落差1 m以下的斷層兩條、落差1～3m的斷層八條、落差大于3m的斷層一條。通過回采工作面實際揭露，工作面內(nèi)不可預計的斷層占15%左右，由此可推斷后續(xù)工作面內(nèi)斷層依然發(fā)育，這將嚴重影響工作面推進速度。背向斜、褶曲的發(fā)育會對長的工作面產(chǎn)生一定影響，從以往采完的360 m工作面實測剖面及地質(zhì)勘查資料分析，寸草塔礦后續(xù)工作面內(nèi)仍有背向斜、褶曲發(fā)育。背向斜的起伏過大，再加上工作面長度過長，溜槽上下彎曲率已超過刮板輸送機的技術(shù)要求，直接導致工作面主運輸機負載太大，主運輸機頭、機尾主鏈條過度磨損，會嚴重影響工作面的正常生產(chǎn)。

通風能力對工作面長度的影響，取決于工作面瓦斯涌出量。寸草塔煤礦為低瓦斯礦井，工作面長度不受通風能力限制。根據(jù)技術(shù)分析和目前我國煤礦實踐經(jīng)驗，緩傾斜煤層中厚煤層（1.3 m＜M＜3.5 m）綜采工作面長度L的合理取值范圍是:L=150～240 m。參照烏蘭木倫煤礦12401綜采工作面（采高3m，工作面長度300 m）以及石圪臺煤礦71上106綜采工作面（采高2.2 m，工作面長度241 m），結(jié)合寸草塔煤礦初步設(shè)計資料，寸草塔煤礦綜采工作面長度，應參照相鄰礦井重新設(shè)計。

2 影響工作面長度的技術(shù)因素

寸草塔煤礦現(xiàn)工作面長度為360m，工作面配套設(shè)備多為國產(chǎn)設(shè)備，煤層地質(zhì)條件復雜，根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，由于配套設(shè)備及地質(zhì)條件的影響，360m的工作面長度反而不利于礦井的安全、高效生產(chǎn)。

2.1 設(shè)備對工作面長度的影響

寸草塔煤礦綜采工作面除采煤機為進口艾克夫以外，三機為西北奔牛、支架為平頂山所造。根據(jù)近幾年實踐生產(chǎn)經(jīng)驗，國產(chǎn)設(shè)備的性能及質(zhì)量遠遠不能滿足礦井的生產(chǎn)需要。液壓支架大柱竄、漏液現(xiàn)象嚴重，需頻繁更換大柱，由于采高較低，大柱更換相當困難，不但增大了維修人員的工作量，而且影響生產(chǎn)。支架管路布置不合理，架間主進回液管主管路布置在人行道前，移架時管路擺動很容易造成配液塊的管接頭受力變形或直接將接頭密封擠破，形成系統(tǒng)漏液，360 m長的工作面，有211臺支架，一旦出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，導致系統(tǒng)壓力降低，支架初撐力難以保證，影響拉架和推溜速度，制約了生產(chǎn)，增加了成本。

2.2 管理水平對工作面長度的影響

煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)是一個人機環(huán)系統(tǒng)，安全生產(chǎn)管理必須對這一系統(tǒng)及其要素進行全方位、全過程的管理和控制。搞好現(xiàn)場安全管理是實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，抓不住、抓不好這個關(guān)鍵就搞不好安全生產(chǎn)。管理水平的高低，直接決定著礦井生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，決定礦井的經(jīng)營效益。提高管理水平，在工作面增加長度后，不致產(chǎn)生生產(chǎn)混亂和降低原煤產(chǎn)量。因此，管理水品在現(xiàn)代化礦井中尤為重要。

3 影響工作面長度的經(jīng)濟因素

采用優(yōu)化設(shè)計方法，可求出單產(chǎn)和效率最高、效益最好的工作面長度。根據(jù)工作面日產(chǎn)量Qr和工作面長度L間的關(guān)系，用數(shù)學分析法，也可分析出經(jīng)濟上最佳的工作面長度。

取L為變量，可得函數(shù)Qr=f（L）.

每日割煤刀數(shù)N可表示為：

取L為變量，可得函數(shù)N=f（L）.

若將工作面中工人數(shù)目分為隨著工作面長度變化而變化的人員數(shù)e和工作面長度變化無關(guān)的固定人數(shù)f兩部分，故出勤總?cè)藬?shù)D可以表示為D=eL+f，工作面的效率P可表示為：

取L為變量，可得函數(shù)P=f（L）.

根據(jù)寸草塔煤礦實際數(shù)據(jù)，帶入由式（1）、（2）、（3）相應三個函數(shù)中，可得圖1。

圖1 影響工作面長度的因素關(guān)系

由圖1分析可知，綜采工作面長度L為260～300 m時，工作面日產(chǎn)量Qr、每日割煤刀數(shù)N及工作面的效率P均處于A、B點范圍之中，符合經(jīng)濟上合理的工作面長度要求。

4 結(jié)束語

通過技術(shù)分析和經(jīng)濟分析，及對寸草塔煤礦煤層賦存條件分析，并借鑒相鄰礦井的成功經(jīng)驗，得出以下結(jié)論：寸草塔煤礦現(xiàn)有的360 m綜采工作面不利于礦井穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，寸草塔煤礦綜采工作面的合理長度應設(shè)計為260～300m之間。

[1]張寶紅,魏獻昌,夏孝明.影響高產(chǎn)高效工作面環(huán)境因素分析[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2002,29（4）:42-44.

[2]勒文學,勒鐘銘.綜放合理工作面長度分析[J].太原理工大學學報，2000,31（5）:508-510.

[3]謝廣祥.綜放工作面參數(shù)正交回歸優(yōu)化研究[J].煤炭學報,2001,26（3）:253-257.

[4]郭金剛.超長綜放工作面關(guān)鍵技術(shù)與實施效果[J].中國煤炭,2002,28（2）:30-32.

[5]蘭貴枝.對綜采放頂煤開采工作面長度的一點看法[J].江蘇煤炭,2001（4）:30-31.

Reasonable Length Analysis of Mining Face in Cuncaota Mine Shendong Coal Group

ZHENG Jian,LI An-rong
（Cuncaota No.1 Mine,Shendong Group,Ordos the Inner Mongolia 017209,China）

In the coal mining,in order to increase the recovery rate of coal,lengthening the working face is often adopted,but,in the actual operation,it can not be realized due to many geological,technical and economic restraining factors.Among them,technical factors can be divided into two categories: equipment and management.Economic factors also need fully considering.Only determining the reasonable working face length can ensure stable yield,high yield and high efficiency of mines.

working face length;geological factors;technological factors;economic factors

TD822+.1

A

1672-5050（2010）06-0064-02

2009-12-18

鄭 ?。?984—），男，山西運城人，本科，助理工程師，從事煤礦管理工作。

徐樹文