王立強

(山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司,山西 晉城 048000)

綜合采煤工藝已經(jīng)形成了現(xiàn)代化開采裝備體系，從煤機裝備（系列液壓支架、采煤機、大型刮板輸送機到大運距的帶式輸送機等）進行了智能化、數(shù)字化的改進。目前已經(jīng)能夠采用先進的信息處理技術(shù)、機電一體化科技，實現(xiàn)煤礦綜合工作面的高效運行。

1 煤礦綜合機械化改造概況

以山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司礦井建設(shè)投產(chǎn)為例，礦井布置主平硐、副平硐和回風(fēng)立井三個井筒。其中副平硐和回風(fēng)立井為利用已有井筒，主平硐為新掘井筒。主平硐裝備帶式輸送機，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭運輸任務(wù)；副平硐裝備無極繩連續(xù)牽引車，擔(dān)負(fù)礦井矸石、材料設(shè)備等輔助運輸任務(wù)；回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)任務(wù)，兼做礦井安全出口。在開采水平劃分和開拓巷道布置上，依據(jù)綜采面的連續(xù)推進長度，結(jié)合永久煤柱條帶的位置和走向來進行井田水平劃分和開拓巷道布置，比較符合本井田的實際。井下大巷主運輸采用帶式輸送機，可實現(xiàn)自回采工作面至地面膠帶一條龍連續(xù)運輸，用人少，效率高，故障率低，安全性好，利于實現(xiàn)集中管理與控制。大巷輔助運輸采用無極繩連續(xù)牽引車牽引1.5t系列礦車運輸，既滿足礦井對井下輔助運輸?shù)囊?，又最大限度地減少了礦井投資。礦井以一個生產(chǎn)采區(qū)、一個綜采工作面保證礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，工程量少，運輸環(huán)節(jié)簡單，符合高產(chǎn)高效礦井“一井一面”的采煤工藝。

2 礦井綜合機械模式

2.1 大巷運輸及設(shè)備

為了簡化輔助運輸環(huán)節(jié)，且考慮到最重件設(shè)備重量由10t增加至16t，本次設(shè)計變更軌道大巷選用SQ-90/132B型無機繩連續(xù)牽引車一部，配套電機功率132kW。變更了膠帶大巷一部架空乘人裝置輸送距離332m，傾角α=5～12o，選用RJKY45-22/1450（A）型架空乘人裝置一部，配套電機功率為45kW；取消膠帶大巷兩部架空乘人裝置。

煤炭運輸考慮工作面采煤機峰值煤量，選型如下。

圖1 簡化后的帶式輸送機布置圖

帶式輸送機技術(shù)參數(shù)如下表1。輔助運輸設(shè)備采用無極繩連續(xù)牽引車，可滿足牽引運輸要求。根據(jù)無極繩連續(xù)牽引車生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品說明書，最大適應(yīng)坡度為17°，能夠滿足礦井輔助運輸?shù)男枰?/p>

表1 帶式輸送機技術(shù)參數(shù)

2.2 采區(qū)布置及裝備

表2 采煤機技術(shù)特征表

表3 刮板輸送機技術(shù)特征表

表4 轉(zhuǎn)載機技術(shù)特征表

表5 乳化液泵站技術(shù)特征表

表6 噴霧泵站技術(shù)特征表

2.3 工作面頂板管理方式

根據(jù)礦方施工井巷工程實際揭露煤層情況，2號煤層厚度1.20～1.60m，平均1.40m，本次設(shè)計中間液壓支架型號變更為ZY4000/09/21型，最大控頂距4.800m，最小控頂距4.200m?；夭晒ぷ髅嬷Ъ苓x用ZY4000/09/21型液壓支架，可滿足回采工作面頂板支護要求，其主要技術(shù)參數(shù)見表7。

表7 液壓支架技術(shù)特征表

2.4 采區(qū)布置

（1）采區(qū)巷道布置采用三巷布置，膠帶大巷、軌道大巷和回風(fēng)大巷沿西北—東南向間隔30m平行布置。膠帶大巷為膠帶進風(fēng)巷，軌道大巷為軌道進風(fēng)巷，均沿2號煤層頂板布置。投產(chǎn)時三條大巷掘進至井田南部礦界。

軌道大巷在向井田南部邊界掘進過程中揭露一條斷距約5.2m的斷層（命名為F3-3斷層），南部為煤層露頭保護煤柱，軌道大巷無法向前掘進，因此本次設(shè)計變更三條大巷均掘進至F3-3斷層保護煤柱即可。同時為確保一采區(qū)的準(zhǔn)備煤量，設(shè)計增加一采區(qū)北翼運輸巷和一采區(qū)北翼回風(fēng)巷。一采區(qū)北翼運輸巷為機軌合一巷，一采區(qū)北翼回風(fēng)巷為專用回風(fēng)巷。

一采區(qū)北翼運輸巷：矩形斷面，錨網(wǎng)支護，凈寬5.00m，凈高2.30m，凈斷面積11.50m2。

一采區(qū)北翼回風(fēng)巷：矩形斷面，錨網(wǎng)支護，凈寬4.00m，凈高2.30m，凈斷面積9.20m2。

（2）首采工作面位置、順槽布置不發(fā)生變化，仍為2101回采工作面。根據(jù)礦方提供的《山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司一采區(qū)巷道布置變更說明》，2號煤層分叉范圍及煤層不可采邊界位于井田南部F12、F4斷層之間。由于2101回采工作面后部存在大面積的不可采區(qū)域，因此本次設(shè)計變更根據(jù)回采工作面運輸順槽和回風(fēng)順槽揭露煤層情況將回采工作面可推進長度由1235m變更為730m。

2.5 巷道掘進

（1）巷道斷面和支護形式考慮膠帶大巷、軌道大巷僅服務(wù)于礦井的一采區(qū)，服務(wù)年限較短，膠帶大巷、軌道大巷不鋪底，巷道凈高為2.90m。

（2）掘進工作面?zhèn)€數(shù)、組數(shù)及機械設(shè)備根據(jù)井下半煤巖巷道的現(xiàn)場實際施工狀況，半煤巖巷道矸石硬度相對較大，原設(shè)計選用的掘進機掘進困難，施工效果不佳，本次設(shè)計掘進機型號變更為EBZ160，截割部電機功率160kW。

3 采煤開采技術(shù)的改進

采煤方法從高效能、高可靠性的角度出發(fā)，對于生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)過程實行智能化、自動化監(jiān)控，采用科學(xué)管理的方法，運用成套開采技術(shù)，改進施工工藝和裝備，擴大礦井煤層條件下的采煤機械化的應(yīng)用范圍，包括：研究開采巖層運動和地表沉陷規(guī)律，滿足地表建筑物、地下水資源保護的要求，發(fā)展沉降控制理論、技術(shù)，進行充填技術(shù)的研究，研究開采設(shè)計和工藝參數(shù)優(yōu)化的方法，減少矸石排放，完善采煤方法和開采布置，實現(xiàn)開采方法和開采布置、煤層地質(zhì)條件的最佳匹配。

4 結(jié)語

煤礦追求高產(chǎn)高效的礦井綜合機械化采煤工藝改進策略,是增強煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力的必由之路。機械化采煤工藝的改進，使得煤礦開采工作取得了良好的發(fā)展動力，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。