厚煤层煤矿开采技术与安全高效采煤工艺配合研究.pdf
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1、总第2 1 3期2023年第8 期工程技术厚煤层煤矿开采技术与安全高效采煤工艺配合研究刘涛(晋能控股煤业集团挖金湾虎龙沟煤业公司,山西朔州0 38 30 0)摘要:针对挖金湾龙沟煤矿厚煤层煤矿开采技术与采煤工艺之间的选用问题,通过调研探索厚煤层的煤层特征,分析厚煤层开采技术与采煤工艺的优缺点以及适用范围,对比一次性采高综采与放顶煤综采工艺的开采效率,结果表明:一次性采高与综采工艺之间的配合最优,可减少吨煤的开采成本,且煤炭质量较好,相对于年设计产量1 7 0 万t,年可节省成本6 32 4 万元。关键词:厚煤层;开采技术;采煤工艺;选用配合中图分类号:TD821矿井概况挖金湾虎龙沟煤矿地处于大
2、同与朔州两市交界处,交通便利。煤矿矿井西南方向为大同煤田,正南是柴沟煤矿,东边毗邻塔山井田,可开采井田面积有1 2.2 3km,煤炭保有储量1 6 6 0 0 万t,可开采储量9289万t,年设计开采产能为1 7 0 万t/a,总服务年限为5 5 年,其主要可开采煤层集中在5#和8#煤层,其中5#煤层为厚煤层,煤层地质情况如图1 所示。现在矿井的采煤工艺与开采技术之间的匹配选用方案不明晰,导致开采效率较低 1-2 。因此从不同维度对比分析一次性采高综采工艺与放顶煤综采工艺的技术特征和开采效率,为后续研究提供依据 3-4。名称柱状均厚/m煤线0.35厚度较小且不均勺匀灰黑色砂质泥岩,中夹粉砂质砂
3、质泥岩2.9中砂岩3.19砂质泥岩3.85泥岩0.45#煤层6泥岩0.6粉砂岩3.2泥岩0.3图1 55#煤层地质岩层2厚煤层煤矿开采技术及实施方案2.1放顶煤综采技术在开采时,首先将长臂工作面(采高:2 3m)放置在煤层的底部位置,然后配合使用综采技术开展回采工作,使用人工松动的方法或者利用矿山的自身压力收稿日期:2 0 2 2-0 9-30作者简介:刘涛,男,1 9 9 3年出生,毕业于辽宁工程技术大学,本科,助理工程师,研究方向为采矿工程。山西化工Shanxi Chemical Industry文献标识码:A使支架上方的顶煤出现破碎,变成散体,再从支架的后方位置处放出,进而整理回收 5-
4、6 。此外,该开采技术需配套联合物料搬运设备进行工作,包括带式输送机、刮板输送机、转载机(大功率版)以及液压支架,此技术的优势在于合理有效利用支撑压力进行调控顶煤的移动、变形以及破坏状态,这使得采煤效率得到增强。厚煤层放顶煤开采技术示意图,如图2 所示。h2图2 厚煤层放顶煤开采技术示意图岩性描述2.2一次采全高综采技术一次采全高也是厚煤层的主流开采技术,它是使用大采高采煤机一次性把煤开采出来,然后经刮板输泥岩及薄层状砂岩送机将煤提出工作面,该技术单次开采量较大,采煤灰白浅灰色砂岩,完整性较好,局部较为破碎灰色,质密,完整性较好,裂隙不发育,局部较破碎;局部区域底部为炭质泥岩灰黑色炭质泥岩伪顶
5、,局部存在煤层呈亮黑色,裂隙较发育,整体完整性较好灰黑色泥岩,中夹粉砂质泥岩及薄层状砂岩灰白-浅灰色粉砂岩,完整性较好灰黑色泥岩,完整性较好Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.057文章编号:1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 1 4 8-0 2效率高效且可预防煤壁出现片帮 7-8 ,由于一次性开采可不用频繁移动综采设备,但是因其装备较重,难以安装和移动,导致维修成本和设备成本增加,这也阻碍该采煤技术的推广范围和适用性。2.3开采方案为了对比不同综采工艺和开采技术的适应性和效率问题,选定1 5 0 5 工作
6、面(煤层平均厚度为6.1 m,走向长度1 8 5 0 m,倾向长度1 9 0 m,可采储量2 0 3万t)开展一次采全高综采工艺技术,1 5 0 4 工作面(煤层平均厚度为6.7 m,走向长度1 7 38 m,倾向长度1 8 7 m,可采储量2 2 3.8 万t)实施综采放顶煤开采,结合两种开采工艺的产生经济效益、投人成本以及安全高效管理方法判断哪种综采技术更适合厚煤层煤矿安全高效的生产。3对比分析两种综采技术方法放顶煤综采技术与一次采全高综采技术的工艺流程基本一致:采煤机割煤(包括装煤和破煤)一运煤2023年第8 期(采用输送机)支护(顶板和边帮)收护移架推溜一清浮煤。有区别的是两种工艺的综
7、采设备型号与功率不同,如1 5 0 5 一次采全高综采工作面的输送机型号为SGZ1000/800,采煤机型号为MG500/920,而放顶煤综采工艺的输送机型号为SGZ700/350,采煤机型号为MG300/630。可明显看出,一次采全高综采工艺的设备功率大于后者,这表示着一次采全高的回采率和煤炭产量要大于放顶煤综采技术。3.1单产与推进度根据采煤量实时统计,2 0 1 9 年初到2 0 2 0 年初整一年期间,1 5 0 5 一次采全高综采工作面总采煤推进距离7 4 0 m,采煤量1 2 3万t。第一季度由于工作面刹底,使得产量较低,采煤1 8.7 万t;在第二季度和第三季度随着采高量的提升(
8、5.3m),顶板趋向于稳定,推进速度更快;第四季度时,工作面稳定回采,采高固定在5.5 m附近,后三季度总采煤量为1 0 4.3万t,平均单产1 1.5 9 万t/月,推进距离为6 8 m/月,1 2 月开采产量最大,为1 8.4 万t,工作面推荐距离7 9 m。相比之下,1 5 0 4 放顶煤综采工作面在2 0 1 6 年3月投产,第三年同月回采结束,总采煤量2 0 4 万t,月平均单产8.5 万t,月推进距离5 9 m。3.2煤炭资源回收率通过对1 5 0 4 和1 5 0 5 工作面一年开采数据的统计,如表1 所示,为两工作面资源回收采出率各项数据对比结果。表1两工作面资源回收数据工作面
9、长总推进距平均采高煤层厚度工作面名称采出率/%度/m离/m1504工作面1721505工作面1833.3材料耗能据统计1 5 0 5 一次采全高综采工作面在一年内总耗费材料共计2 2 5.3万元,月平均消耗1 8.7 7 5 万元,转换后可知每1 t煤耗费1.6 3元。1504放顶煤综采工作面一年共耗材料费2 2 9.7 5万元,月平均消耗1 9.1 4 万元,每1 t煤消耗材料费用1.84元。3.4煤质1505一次采全高综采工作面原煤灰分质量分数为1 8.9 7%,含研质量分数为4%,普通混煤低位发热量为1 8.5 2 MJ/kg,煤质为低挥发分煤。1504放顶煤综采工作面原煤灰分质量分数为
10、24.55%,含研质量分数为2 4%,普通混煤低位发热量为 1 5.7 2 MJ/kg。3.5回采工效根据工作面每天的开采量,1 5 0 5 一次采全高综刘涛:厚煤层煤矿开采技术与安全高效采煤工艺配合研究移架移前拉后放顶煤检修割煤输送机输送机图31 5 0 4 放顶煤综采工作面作业工序3.6安全管理1)工作面的两巷管理。对于1 5 0 5 一次采全高综采工作面的两条巷道使用跟顶留底工序,其方便对两巷实行超前控制。而放顶煤综采工作面的两条巷道需要使用锚网进行支护,这样使压力较为集中,不容易控制顶煤,给安全生产带来很大的隐患,安全管理难度相比一次性采高上升。2)顶板和矿压控制。1 5 0 5 一次
11、采全高综采工作面使用高阻力液压支架,该支架的支护强度等级较/m/m978.325869.675.4149.采工作面每人的工效为4 1.8 1 6 t。而1 5 0 4 放顶煤综采工作面每人的工效为30.2 5 t,主要原因在于需要定时清理输送机后部以及架间的浮煤,同时还得注意两巷间超前管理,工序耗时较长,1 5 0 4 工作面循环作业工序,如图3所示。1234567891011121314151617181920212223241501401301201101009080706050403020100图例采煤机高,可以降低回采期间围岩被破坏次数,同时支架承6.1855.698时间/+受力较为平
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