东沟联办煤矿11306工作面采煤工艺选择与分析

摘 要：适宜的采煤工艺是建设现代化高产高效矿井的核心，根据东沟联办煤矿11306工作面地质资料的分析，对其采煤工艺进行了选择与探讨，以供同行交流。

关键词：采煤工艺；综采；厚煤层

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.16.102

1 前言

我国从1974年引进综采设备后，通过吸收、完善和改进国外先进设备，综合机械化开采水平大幅提高，矿井安全与装备水平都有所改善，而且在神华集团的大柳塔矿、补连塔矿及山西晋城煤业集团公司寺河矿等煤矿已有成功实践。合理的采煤方法及采煤工艺是建设一个高产高效矿井的前提，它不但可以满足矿井的生产能力，而且可以对矿井的安全高效开采有重大影响。影响采煤方法及采煤工艺的因素很多，主要有矿井地质构造、煤层赋存状况、煤层的埋深、煤层的厚度、煤层的硬度、顶底板条件及矿井生产能力等。

2 工程概况

东沟联办煤矿11306综采工作面所在煤层为3#煤层，位于矿井辅助运输大巷以北，东邻11304面，北为井田边界，南为矿井辅助运输大巷，西为11308综采预备面回风巷。11306工作面长181m，布置长度平均2688m，推进长度2500m，煤层倾角1°-3°。煤层厚度平均3.6m，设计采高3.6m。

11306综采工作面所属煤层为单一稳定可采煤层，煤层偏上部有一层夹矸，厚度为0.4～0.6m，煤层倾角30～10，沿工作面回采方向，煤层整体正坡推进，局部呈现波状起伏状态。采掘层位平均煤厚3.6m（包括夹矸），煤层的顶板以细砂岩为主，中粒砂岩次之，个别粉砂岩，厚度0.5～6.2米，煤层的底板以砂质泥岩为主，个别细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩，厚度1.53～7.71米。本工作面煤层瓦斯含量低，属低沼气矿井。本井田煤尘具有爆炸危险，煤尘属易爆及较易自燃煤层，发火期在6个月左右。

3 采煤方法及采煤工艺的确定

根据对地质资料的分析，11306工作面决定采用倾斜（仰斜）长壁后退式综放法，综合机械化作业。

3.1 落煤方式

采煤机的割煤方式为双向一次采全高，往返一次割两刀。由机头向机尾割煤时，左滚筒顺顶板割煤，右滚筒沿底板割煤；由机尾向机头割煤时，右滚筒沿顶板割煤，左滚筒沿底板割煤，往返一次割两刀。当夹石厚度超过0.4m时，采用单向割刀，往返一次割一刀，由机尾向机头割脑刀，机头向机尾割底刀。

3.2 装煤方式

采煤机是由一个螺旋滚筒螺旋叶片在表面上。采煤机滚筒叶片下的切割煤壁将被抛给刮板进行输送。

3.3 运煤方式

采煤机利用滚筒将煤装在刮板输送机溜槽上，然后经刮板输送机运送至机头，卸在转载机机尾溜槽内，经破碎机破碎后通过桥式转载机装在可伸缩胶带机上运出。

3.4 支护方式

3.4.1 顶板管理方式

本工作面采用全部垮落法管理顶板，采用二柱掩护式液压支架支撑工作面顶板，当工作面周期来压发生煤壁片帮或顶板漏矸时带压移架。

3.4.2 液压支架的确定

选型原则和要求：（1）支架的初始支撑力和工作阻力应适应直顶和老顶岩移动的压力；（2）支架结构的结构和支护特性，要能适应和保护暴露顶板的完整性；（3）支架底座要适应底板岩石的抗压强度；（4）支架支撑高度要与采高或煤层厚度相适应。

工作面合理支护强度：

P=9.81k*h*r，kN/m2，式中：P―工作面合理的支护强度，kN/m2；h―采高，m；r―直接顶岩层容重2.19～2.42t/m3，取最大值2.42t/m3；k―工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般为4-8，根据综采工作面经验取8。

经过计算，P=9.81×8×3.6×2.42=683.7kN/m2，工作面选用北方机械制造有限责任公司与四维公司生产的ZY8000/19/4000两柱掩护式液压支架进行支护，106台，根据计算所得，该型号的支架能够满足本工作面顶板支护的要求。

移架时，支架到位，与端面的距离应保持在416mm。端距太小会导致采煤机滚筒截割支持前探梁，过大则会造成空顶增大或冒顶。

控顶距：由液压支架的顶梁长度（L1）、端面距（L2）及采煤机的实际截深（S）决定。本工作面液压支架的顶梁长度为4045mm，端面距为416mm，采煤机的实际截深为800mm，则：最大控顶距：Lmax=L1+L2+S=4045+416+800=5261mm；最小控顶距：Lmin=L1+L2=4045+416=4461mm；其中：L1-顶梁长度（4045mm）；L2-端面距（416mm）；S-截深（800mm）。

3.5 回采工艺要求

3.5.1 割煤工艺

11306根据工作面地质条件等控制采用高切煤层的全过程。双向切割煤：采煤机从头部的刮板输送机切到刮板输送机，刮板链输送机切到头部的刮板输送机头各一刀。单向割刀：即采煤机从机尾向机头割脑刀，从机头向机尾割底刀，往返一次割一刀。进料端斜切进刀，分为头、尾两端斜切进刀方式，现在在采煤机刮板输送机饲料，例如：

采煤机割煤刮板输送机尾后，完成刮板槽变为滞后采煤机截割煤刮板输送机的尾部，左滚筒落下并返回到刮板输送机的弯曲段的斜切割和进料，并液压支架的采煤机和机架的移架；直到采煤机走弯段的刮板输送机停止牵引。然后，沿刮板输送机的过程中，沿直线方向依次推送；采煤机右滚轮，上升同时离开滚筒，启动采煤机牵引沿机方向的截割三角煤采煤机降落左滚筒升起右滚筒机机头方向正常切割煤，采煤机在刮板输送机侧斜处进刀。

3.5.2 进刀距离的确定

D=2L采+L运弯；式中：D―进刀距离，米；L采―采煤机机身长，最大长度为12.701米；L运弯―运输机弯曲段长度，取18米。把以上数据带入式中，得D=2×12.701+18=43.402（米），近似地，进刀距离取43米。

3.6 工作面主要设备配备选型

综采工作面设备配套应根据以下原则进行：（1）设备配套生产能力大于工作面设计生产能力，一般二者之比为1.5～2.0；（2）配套设备寿命大于工作面设备寿命；（3）配套设备可靠性大于工作面设备可靠性。

工作面设备的主要性能及其技术特征如下：

（1）采煤机采用MG400/930-WD型电牵引采煤机，技术参数如下：采高范围2.0-4.0m；供电电压3300V；滚筒直径2000mm；滚筒截深800mm；截割速度3.73m/s；机面高度1575mm；牵引速度12.8m/min.

（2）液压支架选用ZY8000/19/40型掩护液压支架，技术参数如下：工作阻力8000kN；支撑高度1900-4000mm；支架中心距1750mm；推移步距900mm；推溜力361kN。

（3）刮板输送机选用吉林蛟河煤机制造有限公司SGZ800/630刮板输送机，其主要技术特征表如下：链速1.12m/s；输送量1350t/h；电机功率2×315kW；供电电压1140V；直接卸载的卸载方式；中双链型式刮板链。

3.7 端头支护要求

由于该工作面不配置端头支架，故在工作面运输顺槽和回风顺槽端头处采取如下维护措施。

3.7.1 运输顺槽端头支护

（1）每天检修班在转载机尾距尾轮罩0.3m距1#架0.8m按柱距0.7m，排距0.8m支设单体液压带帽点柱二排，最后一排不得超过切顶线。

（2）生产班随着工作面的推进，每割一刀煤在转载机尾距尾轮罩0.3m，距1#架0.8m，支设柱距0.7m一排单体带帽液压支柱，直至煤柱帮。当所支设的单体液压支柱超过切顶线时必须及时回撤。

3.7.2 回风顺槽端头支护

（1）每天检修班在106#架侧面距侧护板0.8m，支设柱距0.7m，排距0.8m，二排单体带帽液压支柱，最后一排不得超过切顶线。

（2）生产班根据工作面的推进度，每割一刀煤，仍按柱距0.7m，排距0.8m，支设一排单体带帽液压支柱，并将最后一排带帽点柱回撤。

参考文献

[1]徐永a.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.

[2]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2014.