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        急傾斜煤層開采工藝和支護(hù)方法優(yōu)化

        2018-12-29 05:52:42
        山東煤炭科技 2018年12期
        關(guān)鍵詞:支架效率工藝

        于 洋

        (山西焦煤西山煤電登福康煤業(yè),山西 古縣 042403)

        作為西山煤電下屬的一個大型煤炭生產(chǎn)企業(yè),登??得簶I(yè)近年來不斷加大對傾角較大煤層的開采力度,但在開采中始終存在煤炭損失率高、開采效率低下等問題,極大限制了該礦煤炭生產(chǎn)效率的提高和經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步增加。因此,登??得簶I(yè)希望尋找一種新的采掘工藝,提高開采效率和開采安全性[1-2]。

        1 原急傾斜煤層開采工藝

        (1)原采煤工藝。先前登??得簶I(yè)在急傾斜工作面開采時,采用的采煤工藝方法是柔性掩護(hù)支架采煤法,由采區(qū)平巷道按照22°的偽傾斜角掘溜煤的斜坡,布置開切眼,進(jìn)行開采。其巷道綜采面的布置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        柔性掩護(hù)支架由工字鋼制成,支架的寬度為2m,支架通過鋼絲繩、夾板等組成一個完整的柔性體,使用的鋼絲繩直徑為20mm,禁錮螺絲采用Φ16mm防松螺釘,所用夾板尺寸為350×180×55mm。在該工作面進(jìn)行開采時,開采工序:準(zhǔn)備階段→打炮眼→布設(shè)雷管→放炮作業(yè)→扒煤→支護(hù)→放架→放架后煤。

        圖1 登??得簶I(yè)柔性掩護(hù)支架工作面巷道結(jié)構(gòu)示意圖

        (2)影響急傾斜煤層工作面單產(chǎn)因素。柔掩面主要分布于礦區(qū)的單斜2槽處,煤層厚度0.9~17.6m,傾斜角16°~70°。煤層內(nèi)存在一定的夾石,有分層的現(xiàn)象。煤層上部較薄,在西下部分煤層較厚,地質(zhì)條件如表1所示。

        表1 單斜2槽處工作面的地質(zhì)條件

        由于急傾斜煤層處的地質(zhì)條件較為復(fù)雜,在巷道內(nèi)煤層有部分倒轉(zhuǎn)情況[3],煤層底部有小斷層,直接影響到了柔掩面開采效率。順煤層走向,煤層厚度存在突變的情況。當(dāng)巷道內(nèi)煤層的厚度過大時,掩護(hù)支架的寬度較小,架后煤沒有辦法及時采掘出來。而當(dāng)煤層的厚度過小時,掩護(hù)支架沒有辦法放下來,會造成窩工,極大地影響煤炭的采掘效率[4]。

        2 開采工藝優(yōu)化

        2.1 巷道布置形式優(yōu)化

        為了煤炭運輸?shù)姆奖?,原工藝采用的是斜坡短壁式的巷道布置形式,其工作面的最小斜度?1m,最大的斜度為130m,工作面最小的走向距離是141m,最大的走向距離是214m。該采煤方案可實現(xiàn)自溜出煤,無需使用輸送機(jī)設(shè)備,結(jié)構(gòu)相對簡單,但是該方式卻需要由人工完成煤炭的運送,工作強度極大,煤炭生產(chǎn)效率低下。這種工作面的布置形式也限制了走向的長度。為了克服以上缺點,對巷道布置形式進(jìn)行了優(yōu)化,采用平巷布置結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

        圖2 斜坡上山平巷式出煤開采方案布置結(jié)構(gòu)

        優(yōu)化后工作面的長度小于600m時,采煤工作面的走向與采區(qū)的長度是一致的。當(dāng)工作面的長度大于600m時,工作面的走向應(yīng)視采區(qū)的實際情況確定。優(yōu)化后巷道內(nèi)垂高約為30m,工作面的斜道長度為74m,巷道內(nèi)兩天收作眼間相距9m,在運輸平巷處設(shè)置有4m的煤柱,每個煤柱之間相距6m,在超前工作面上設(shè)置3組溜煤的小眼。

        2.2 爆破工藝優(yōu)化

        為提高采掘效率,采用了在采面一次性爆破的方案,優(yōu)化后工作面的一次起爆工藝的炮眼布置如圖3所示。

        圖3 工作巷道炮眼布置結(jié)構(gòu)

        采用一次性煤層爆破方案后,在單斜2槽的680m水平西二巷內(nèi),該工作面的原產(chǎn)量為8046.42t,按其平均煤層厚度為2.5m,采面的長度為30m計算,優(yōu)化煤層爆破方案后該區(qū)段煤的月產(chǎn)量可達(dá)11362.3t,產(chǎn)量提升了41.21%。

        2.3 掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        為了克服舊的掩護(hù)支架對巷道采面結(jié)構(gòu)適應(yīng)性不足的缺點,該礦對掩護(hù)支架的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了優(yōu)化[5],優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        圖4 優(yōu)化后掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)示意圖

        柔掩面均采用偽斜面布置形式,在巷道內(nèi),掩護(hù)支架需要由人工搬運到采面,因此若支架結(jié)構(gòu)繁雜、沉重,將嚴(yán)重限制其在巷道內(nèi)的應(yīng)用。因此,采用了2.8m寬的簡易支架結(jié)構(gòu)形式,該支架采用11號工字鋼結(jié)構(gòu),在支架下部設(shè)置有4根直徑為32mm的鋼絲繩,通過放松螺栓和夾板,使其構(gòu)成柔性整體,其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。

        表2 掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)參數(shù)

        3 結(jié)論

        通過對登福康煤業(yè)急傾斜工作面單產(chǎn)影響因素的分析,結(jié)合單斜2槽的實際情況,提出了開采工藝和支護(hù)優(yōu)化方案。通過一系列優(yōu)化后,單斜2槽工作面的煤炭產(chǎn)能提高了41.21%,通過對掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,極大降低了人工勞動強度,提高了班組的作業(yè)效率。新的急傾斜煤層開采工藝方案的提出,有效解決了登福康煤業(yè)斜煤層煤炭開采效率低下的難題,具有較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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