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        薄煤層綜采工作面合理長(zhǎng)度的探討與研究

        2017-02-08 16:54:44單天琦靳遠(yuǎn)志姜輝
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:采煤機(jī)

        單天琦 靳遠(yuǎn)志 姜輝

        摘 要:工作面長(zhǎng)度的大小是高產(chǎn)、高效的重要因素。在合理的范圍內(nèi)增加工作面長(zhǎng)度能夠?qū)崿F(xiàn)日產(chǎn)量的增加。為了確定薄煤層綜采工作面的長(zhǎng)度的大小,首先根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)確定工作面的長(zhǎng)度,其次根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益得到了產(chǎn)量、刀數(shù)與工作面長(zhǎng)度大小之間的函數(shù)關(guān)系式,得到在三種煤層條件下工作面最合適的長(zhǎng)度。為薄煤層綜采工作面的最佳長(zhǎng)度范圍提供了參考。

        關(guān)鍵詞:薄煤層;綜采工作面;合理長(zhǎng)度;地質(zhì)條件

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.115

        目前我國(guó)的薄煤層的儲(chǔ)量占我國(guó)已探煤層的百分之22,煤質(zhì)普遍較好,做好薄煤層綜采具有重大意義,但是薄煤層工作面受兩個(gè)因素影響一個(gè)是地質(zhì)條件,一個(gè)是經(jīng)濟(jì)因素;單純加大工作面長(zhǎng)度,目前的技術(shù)條件能力受到限制。作者試圖通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行比較和探討,最終確定薄煤層工作面的最合理長(zhǎng)度,為我國(guó)薄煤層綜采采提供一個(gè)科學(xué)依據(jù)。

        1 依據(jù)地質(zhì)條件和技術(shù)特點(diǎn)確定薄煤層工作面最佳長(zhǎng)度

        1.1 地質(zhì)條件

        地質(zhì)條件是影響薄煤層開采的最重要的因素之一。一些大斷層等地質(zhì)構(gòu)造極大地影響了施工的難度;小而多的斷層構(gòu)造也是影響工作面現(xiàn)場(chǎng)的支護(hù)、生產(chǎn),工作面長(zhǎng)度越大,含有的斷層等構(gòu)造就越多,工作面就越難退,工作面的支護(hù)也承載很大壓力;另外頂板存在破碎、二合頂?shù)惹闆r也極大地限制了推進(jìn)的速度。因此,以上幾個(gè)方面,都直接制約了薄煤層工作面長(zhǎng)度的選擇。

        根據(jù)目前我國(guó)的地質(zhì)構(gòu)造條件和現(xiàn)有的薄煤層開采經(jīng)驗(yàn)可知,傾角在5°~25°之間的薄煤層綜采工作面的最佳范圍是120~150米。煤礦地質(zhì)條件比較惡劣,技術(shù)能力比較差的礦井可以取較大值。傾角大于25°的時(shí)候,根據(jù)地質(zhì)條件的變化適當(dāng)?shù)臏p小工作面的開采長(zhǎng)度。

        1.2 技術(shù)特點(diǎn)

        技術(shù)特點(diǎn)主要包括回采方法、裝備水平、管理能力?;夭煞椒ǖ倪x擇,直接關(guān)系到薄煤層綜采工作面的長(zhǎng)度。影響工作面長(zhǎng)度的設(shè)備因素主要有采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架。輸送機(jī)的運(yùn)輸能力工作面的長(zhǎng)度增加而減小,發(fā)生機(jī)電事故的概率隨面長(zhǎng)增加而增加,如果面長(zhǎng)設(shè)計(jì)的過長(zhǎng),日進(jìn)倒數(shù)減少,推進(jìn)能力下降,還會(huì)引起頂板變化,加大了支護(hù)的難度,有可能發(fā)生頂板漏頂事故。總的來說,我們?cè)陂_采過程中要及時(shí)拉架,隨時(shí)觀察頂板變化,把工作面長(zhǎng)度控制在120~160米之間,技術(shù)能力都能夠適應(yīng)。

        2 依據(jù)經(jīng)濟(jì)條件確定工作面長(zhǎng)度

        薄煤層綜采工作面的經(jīng)濟(jì)條件包括工作面日產(chǎn)量Qr、日進(jìn)刀數(shù)N和工作面的效率P等,根據(jù)工作面的具體情況,可得到產(chǎn)量高、效益好的最佳薄煤層綜采工作面長(zhǎng)度。

        根據(jù)工作面日產(chǎn)量Qr和工作面長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式,用數(shù)學(xué)分析法,也可以分析出經(jīng)濟(jì)上最佳的工作面長(zhǎng)度。

        Qr={TK/[(L-1)(1/vc+1/vk)+t3]}LMBRC

        式中 T-全日,1440min;

        K-采煤機(jī)日開機(jī)率,%;

        l-工作面端部采煤機(jī)斜切進(jìn)刀長(zhǎng)度,m;

        vc-采煤機(jī)割煤時(shí)牽引速度,m/min;

        vk-采煤機(jī)反向空牽引或清浮煤、割底煤時(shí)的牽引速度,m/min;

        t3-采煤機(jī)反向操作和進(jìn)刀所需時(shí)間,min;

        M-工作面采高,m;

        B-循環(huán)進(jìn)度,即采煤機(jī)截深,m;

        R-工作面煤的密度,t/m3

        C-工作面采出率,取0.95~0.97。

        每日割煤刀數(shù)N可表示為

        N= TK/[(L-1)(1/vc+1/vk)+t3]

        工作面中工人數(shù)目可分為隨工作面長(zhǎng)度變化而變化的人員數(shù)e和工作面長(zhǎng)度變化無關(guān)的固定人數(shù)f兩部分,故出勤總?cè)藬?shù)D=eL+f,工作面的效率P可表示為

        P=Qr/D

        對(duì)于某一特定工作面,可測(cè)定和統(tǒng)計(jì)出各參數(shù),然后以工作面長(zhǎng)度為自變量,將各參數(shù)分別帶入以上各式,并可作出Qr=f(L)、N=f(L)、P=f(L)三條曲線(如圖1所示),可見,產(chǎn)量、日割煤刀數(shù)、效率的增加都只是在工作面一定長(zhǎng)度范圍內(nèi),超過這個(gè)范圍反而會(huì)下降。

        1—N=f(L);2—Qr=f(L);3—P=f(L)

        3 結(jié)論

        (1)根據(jù)薄煤層綜采工作面的地質(zhì)條件,結(jié)合本煤礦具體的生產(chǎn)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)得出薄煤層綜采工作面(緩傾斜)長(zhǎng)度應(yīng)在120~150米之間。

        (2)從設(shè)備工藝、技術(shù)特點(diǎn)等方面進(jìn)行分析,工作面長(zhǎng)度為140~170米之間。

        (3)分析了工作面日產(chǎn)量、日割煤刀數(shù)、工作面效率、開機(jī)率與工作面長(zhǎng)度的關(guān)系,得出工作面長(zhǎng)度與工作面日產(chǎn)量成正比,與日割煤刀數(shù)和開機(jī)率成反比,工作面效率呈現(xiàn)先增大再減小的拋物線形狀變化。所以具體的薄煤層綜采工作面長(zhǎng)度可以通過將數(shù)據(jù)代入公式得出具體的薄煤層綜采工作面的最佳長(zhǎng)度。

        參考文獻(xiàn):

        [1]色恩廣,陳崇,李成偉.薄煤層綜合機(jī)械化開采工作面合理長(zhǎng)度的確定[J].礦山天地,2004,23(05):187-188.

        [2]梁洪光.薄煤層綜采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤礦開采,2009,14(01):9-11.

        作者簡(jiǎn)介:?jiǎn)翁扃?989-),男,山東棗莊人,學(xué)士,采礦助理工程師,現(xiàn)任技術(shù)員,主要從事薄煤層開采與安全方面的研究。

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