于志慧

（山西西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203）

隨著淺部煤炭資源的不斷采出，許多礦井目前主采煤層只剩下一些邊角煤，這部分煤層占據(jù)著很大的一部分資源[1-3]。由于邊角煤賦存環(huán)境逐漸惡化，煤層開采條件也越發(fā)復(fù)雜[4]。為延續(xù)礦井生命，提高煤炭資源的回收率，避免煤炭資源的大量損失，采用合理的開采技術(shù)，安全、高效對(duì)邊角煤進(jìn)行回收是礦井當(dāng)前急需解決的主要問題[5]。本文以山西鎮(zhèn)城底礦復(fù)雜煤層條件為基礎(chǔ)，提出采用短壁連續(xù)采煤機(jī)開采技術(shù)對(duì)礦井邊角煤進(jìn)行回收的方法，并對(duì)具體開采工藝進(jìn)行了研究，研究結(jié)果對(duì)其他類似條件礦井具有一定的借鑒作用。

1 概況

山西鎮(zhèn)城底礦目前主采煤層為2#、3#煤，煤層厚度為4.2～5.5m，平均厚度為4.7m，煤層傾角平均為6°。目前礦井經(jīng)過多年的開采，所剩多為一些邊角煤，這部分煤層占據(jù)了很大一部分礦井資源，并且與下方開采煤層存在著一定的重疊關(guān)系。為了解放下方煤層開采壓力，同時(shí)對(duì)邊角煤資源進(jìn)行回收，決定采用短壁連續(xù)開采技術(shù)對(duì)邊角煤進(jìn)行回收。礦井24206邊角煤區(qū)段為首采工作面布置區(qū)段，位于B406工作面停采線附近，煤層埋深平均為140m，煤層頂板巖層主要為細(xì)砂巖，巖層強(qiáng)度較高。

2 短壁連續(xù)采煤機(jī)開采技術(shù)

2.1 工作面布置方法

圖1 巷道布置圖

根據(jù)目前礦井工作面巷道的布置方法，為順利將24206邊角煤區(qū)段采出，將B406工作面原有的主運(yùn)巷和輔運(yùn)巷作為24206區(qū)段的生產(chǎn)巷道。24206區(qū)段的支巷布置在B406工作面的一側(cè)，巷道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為120～150m，各條支巷的走向與主運(yùn)巷和輔運(yùn)巷的夾角設(shè)計(jì)為60°，在支巷內(nèi)采用雙翼回采硐室開采方法，回采硐室大小為：長(zhǎng)×寬×高=11m×3.3m×4.6m，回采硐室之間煤柱寬度設(shè)計(jì)為1m，每條支巷兩側(cè)煤體開采完畢后，留設(shè)5m的煤柱作為護(hù)巷煤柱，24206主運(yùn)巷與輔運(yùn)巷通過聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行連接。根據(jù)目前邊角煤開采區(qū)域大小，區(qū)段內(nèi)共布置14條支巷，巷道具體布置如圖1所示。

2.2 工作面設(shè)備選擇

24206邊角煤區(qū)段采用短壁連續(xù)開采方法，工作面采煤機(jī)型號(hào)選擇為EML340，主要負(fù)責(zé)工作面內(nèi)割煤與裝煤工作；采用LY2000/980-10型運(yùn)輸系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)工作面內(nèi)的破碎、運(yùn)輸與轉(zhuǎn)載工作；工作面內(nèi)物料的運(yùn)輸采用WJ-4FB柴油鏟運(yùn)車，此外輔助運(yùn)輸方式選擇為無軌膠輪車，型號(hào)為WC5E（B），工作面內(nèi)共配備兩臺(tái)無軌膠輪車；工作面內(nèi)的刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力設(shè)計(jì)為40t，膠帶輸送機(jī)型號(hào)選為DSJ100/100/2×75型，負(fù)責(zé)煤炭的運(yùn)輸轉(zhuǎn)載；液壓支架選用XZ7000/25.5/50型履帶行走式液壓支架，主要對(duì)煤層回采過程中的頂板進(jìn)行支護(hù)。

2.3 掘進(jìn)及回采工藝

（1）巷道掘進(jìn)與支護(hù)工藝

24206區(qū)段支巷掘進(jìn)過程中，采用激光指向儀作為導(dǎo)向儀器，巷道掘進(jìn)共分為兩個(gè)工序，分別為切槽與采垛，當(dāng)完成兩個(gè)工序后記為一個(gè)循環(huán)，巷道切槽與采剁深度設(shè)計(jì)為4m。巷道主要采用2臺(tái)MQT-130型鉆機(jī)進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)方式為錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+鋼帶聯(lián)合支護(hù)方式，掘進(jìn)支護(hù)日進(jìn)尺設(shè)計(jì)為4m。

（2）支巷掘進(jìn)割煤工藝

區(qū)段內(nèi)支巷的割煤共分為六個(gè)步驟，按次序分別為升刀、掃頂、進(jìn)刀、割煤、拉底、升刀。具體為：首先將采煤機(jī)的截割頭調(diào)整到頂板位置，將頂板殘留的頂煤進(jìn)行回收；然后降低采煤機(jī)截割頭，并進(jìn)入煤體中向下切割煤體，直到切割至底板位置，并保證切割后的底板平整；之后將截割頭調(diào)整至頂板位置開始下一割煤循環(huán)。采煤機(jī)的截深設(shè)計(jì)為1m。割煤工藝如圖2所示。

（3）支巷回采工藝

在區(qū)段內(nèi)的支巷掘進(jìn)完成后，采用液壓支架配合采煤機(jī)對(duì)煤體回采，開采方法為雙翼斜切進(jìn)刀后退式開采。采煤過程中，采煤機(jī)連續(xù)對(duì)回采硐室進(jìn)行回采，回采硐室與支巷的夾角設(shè)計(jì)為45°。當(dāng)一個(gè)回采硐室開采完畢后，支架采用交替邁步的方法移近一個(gè)步距。整個(gè)邊角煤區(qū)段內(nèi)的支巷采用后退式開采方法，先對(duì)第一支巷進(jìn)行回采，最后開采第十四支巷。支巷內(nèi)回采硐室同樣采用后退式開采，先對(duì)支巷最內(nèi)部回采硐室開采，最后開采支巷開口位置煤體。

工作面采出煤炭的運(yùn)輸主要通過LY2000/980-10型運(yùn)輸系統(tǒng)、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)相互搭接完成。采煤機(jī)割煤后，煤炭落到裝煤鏟板后裝入連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)中，再經(jīng)過多次的轉(zhuǎn)載后卸入刮板輸送機(jī)上，最后通過膠帶輸送機(jī)運(yùn)出。

圖2 割煤工藝示意圖

2.4 通風(fēng)方式

由于區(qū)段內(nèi)煤炭通過多個(gè)回采硐室開采，因此通風(fēng)采用全負(fù)壓與壓入式通風(fēng)相結(jié)合的方法。在24206區(qū)段主運(yùn)巷與輔運(yùn)巷內(nèi)，采用全負(fù)壓通風(fēng)方法；在各支巷以及支巷內(nèi)回采硐室開采時(shí)，采用壓入式通風(fēng)方法。

3 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)

采用短壁連續(xù)采煤機(jī)開采技術(shù)，區(qū)段內(nèi)主要包括主運(yùn)巷、輔運(yùn)巷、聯(lián)絡(luò)巷以及支巷，各巷道內(nèi)均采用錨桿+錨索+網(wǎng)片支護(hù)方式，但支護(hù)參數(shù)存在一定差異。具體支護(hù)參數(shù)如下：

（1）錨桿參數(shù)

巷道頂錨桿采用直徑22mm、長(zhǎng)度為2400mm的左旋螺紋鋼錨桿，錨桿配備一支錨固劑，型號(hào)為K2335。主運(yùn)巷、輔運(yùn)巷以及聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)頂板錨桿的間排距均為1000mm，支巷內(nèi)頂板錨桿間排距均為1200mm。主運(yùn)巷、輔運(yùn)巷以及聯(lián)絡(luò)巷兩幫錨桿采用直徑18mm、長(zhǎng)度為1700mm的玻璃鋼錨桿，錨桿間距為1200mm，兩排錨桿之間的距離為1000mm，幫錨桿與頂錨桿采用相同的錨固方式。支巷內(nèi)兩幫不進(jìn)行支護(hù)，僅在過破碎帶時(shí)對(duì)兩幫打入錨桿進(jìn)行支護(hù)。

（2）錨索參數(shù)

所有巷道內(nèi)頂板均采用直徑17.8mm、長(zhǎng)度為7300mm的鋼絞線錨索，主運(yùn)巷、輔運(yùn)巷以及聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)頂板錨索的間距設(shè)計(jì)為2000mm，排距設(shè)計(jì)為3000mm，支巷內(nèi)每排布置一根錨索，錨索的排距設(shè)計(jì)為3600mm。

（3）網(wǎng)片參數(shù)

所有巷道均采用網(wǎng)片進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，頂板金屬網(wǎng)規(guī)格長(zhǎng)×寬=3000mm×1300mm，網(wǎng)孔大小為80mm，巷道兩幫采用高強(qiáng)度塑料網(wǎng)，規(guī)格長(zhǎng)×寬=3000mm×1500mm，網(wǎng)格大小同樣為80mm，網(wǎng)片在搭接處采用14#鐵絲進(jìn)行連接加固。

4 效果分析

連續(xù)采煤機(jī)短壁開采技術(shù)，可以對(duì)煤柱、不規(guī)則塊段及地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜煤層的煤炭資源、“三下”壓煤進(jìn)行開采，提高了礦井資源回收率，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限。鎮(zhèn)城底礦現(xiàn)有三個(gè)連采短壁開采塊段的煤炭?jī)?chǔ)量已過百萬噸，采用連續(xù)采煤機(jī)短壁開采技術(shù)，煤炭資源回收率可達(dá)到55%，采出煤量約55萬t，噸煤?jiǎn)蝺r(jià)按700元計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)銷售收入近40億元，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

5 結(jié)論

以山西鎮(zhèn)城底礦復(fù)雜地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，針對(duì)殘留邊角煤區(qū)域煤炭資源，提出采用短壁連續(xù)采煤機(jī)開采技術(shù)，對(duì)該開采技術(shù)中的巷道位置、掘進(jìn)與回采工藝以及巷道支護(hù)方式、方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并成功在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用。在采用短壁連續(xù)采煤機(jī)開采技術(shù)后，邊角煤區(qū)段煤炭資源得到了有效的回收，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。