蘇杭河煤礦急傾斜煤層采煤方法設(shè)計(jì)

黃建建

摘 要：根據(jù)現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)煤礦建設(shè)管理辦法，礦井要基本實(shí)現(xiàn)礦井采煤機(jī)械化，保障礦井安全生產(chǎn)。本礦井煤層平均傾角60°，屬急傾斜煤層，原設(shè)計(jì)的采煤工藝為走向長壁偽傾斜柔性掩護(hù)支架爆破落煤采煤法，該工藝目前尚難實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，據(jù)現(xiàn)場了解，該采煤方法和工藝對煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化的情況適應(yīng)性相對較差，采煤機(jī)械化程度較低，工人勞動強(qiáng)度大，工作面作業(yè)環(huán)境較差。

關(guān)鍵詞：采煤方法；工藝；參數(shù)

1 變更采煤方法的必要性

1、本礦井煤層平均傾角60°，屬急傾斜煤層，目前該類煤層難以實(shí)現(xiàn)礦井采煤機(jī)械化。水力采煤是以高壓水射流為動力源進(jìn)行水力落煤、水力運(yùn)輸?shù)囊环N采煤方法，對急傾斜煤層和賦存不穩(wěn)定的傾斜煤層具有較好的適應(yīng)性，是綜合機(jī)械化采煤工藝的良好補(bǔ)充。

2、走向長壁偽傾斜柔性掩護(hù)支架爆破落煤采煤法推進(jìn)速度慢，工人勞動強(qiáng)度大，工作面安全系數(shù)及作業(yè)環(huán)境較差。

3、水力采煤法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用高壓水射流落煤，工作面無帶電設(shè)備，不會發(fā)生電氣設(shè)備引發(fā)的事故。

（2）人在有加強(qiáng)支護(hù)的巷道內(nèi)作業(yè)，不進(jìn)入無支護(hù)的采場落煤作業(yè)區(qū)域，能保證人員不受頂板冒落危害，保證人員安全。

（3）水采可有效抑制煤塵，在采運(yùn)過程中不會產(chǎn)生煤塵，可減少塵肺病的發(fā)生，防止煤塵爆炸。

（4）工作面人員少，回采時(shí)只有正副司機(jī)兩人，減少人員傷亡概率。

（5）水力采煤實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開采，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，單面產(chǎn)量相對高，有利于提高產(chǎn)量。

（6）水采對煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化適應(yīng)性強(qiáng)，可提高回采率。

2 礦井資源概況

井田內(nèi)可采煤層7層，厚度0.78～3.55m不等。各煤層的頂?shù)装鍘r石力學(xué)性能指標(biāo)總體較好，巖石穩(wěn)固性屬優(yōu)—良的類別，工程地質(zhì)條件屬中等類型。

礦井+1800m水平評估為無煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性；其中V11煤層在井田范圍內(nèi)+1781.24m水平及以下評估為有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。

各煤層均有煤塵爆炸性危險(xiǎn)。

各煤層均屬于自燃煤層。

3 采煤方法與采煤工藝

水力采煤是以高壓水射流為動力源進(jìn)行水力落煤、水力運(yùn)輸?shù)囊环N采煤方法，對急傾斜煤層和賦存不穩(wěn)定傾斜煤層具有較好的適應(yīng)性，是綜合機(jī)械化采煤工藝的良好補(bǔ)充。

根據(jù)本礦井煤層賦存情況、煤層頂?shù)装鍘r性，比照國內(nèi)急傾斜煤層采用的較成熟的采煤方法及工藝，結(jié)合礦井實(shí)際采掘情況，本礦井采用水力采煤工藝進(jìn)行開采。

1、水力采煤技術(shù)主要適應(yīng)條件

（1）急傾斜煤層，特別是傾角大于50°急傾斜煤層；

（2）煤厚、傾角變化大，斷層等構(gòu)造復(fù)雜的傾斜、緩傾斜難采煤層；

（3）綜采丟棄的傾角大于7°的不規(guī)則塊段和“三下”煤柱開采。

2、本礦井開采技術(shù)條件對水力采煤工藝的適應(yīng)性、可靠性

地質(zhì)構(gòu)造：本礦井地質(zhì)構(gòu)造中等，各煤層平均傾角為60°，適合利用水力開采。水力采煤巷道及工作面布置靈活，對地質(zhì)構(gòu)造適應(yīng)性強(qiáng)，特別是斷層多，傾角大及傾角變化大時(shí)更具有明顯的優(yōu)勢。

煤層厚度：本礦井7層可采煤層平均厚度分別為1.68m、0.78m、1.09m、1.19m、3.55m、1.47m、1.01m，煤層厚度變化相對較大，適合水力采煤法。

頂?shù)装鍡l件：井田內(nèi)各煤層頂、底板多以炭質(zhì)粉砂巖、含炭粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖為主，自然狀態(tài)下巖石單向抗壓強(qiáng)度平均值在40.94～96.0MPa。滿足水采回采落煤工藝的要求。有利于提高回采率及巷道的掘進(jìn)與支護(hù)。

瓦斯條件：《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，突出煤層嚴(yán)禁采用水力采煤法和非正規(guī)采煤法采煤。根據(jù)煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評估報(bào)告，礦井+1800m水平以上為無煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，可采用水力采煤工藝。

煤層硬度：根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，通過對Ⅳ7和Ⅳ13層采樣用搗碎法測定，普氏硬度系數(shù)f值為0.45～0.6，屬于軟煤層，從水力落煤技術(shù)水平分析，判定該煤層屬高壓水射流易破碎型，有利于水力落煤。

煤泥處理：礦井地面建有選煤廠，煤泥可直接進(jìn)入選煤廠進(jìn)行洗選，降低生產(chǎn)成本。

水源條件：水力采煤水系統(tǒng)為閉路循環(huán)，耗水量約占采煤量的20%。因煤炭會帶走部分水分，需要進(jìn)行補(bǔ)水，蘇杭河煤礦緊臨臺勒曲克河，能夠滿足水采生產(chǎn)要求。

通過以上分析，本礦井開采技術(shù)條件適用水力采煤工藝，采用小階段式采煤法。

4 回采工作面參數(shù)

1、回采順序

采垛內(nèi)的落煤順序如圖1所示，采用閉式落煤順序。

2、水采工作面推進(jìn)度

為了便于管理，每班退槍2次，開槍時(shí)間為4～6小時(shí)，工作制度為3班生產(chǎn)，日采垛個(gè)數(shù)6個(gè)，日退尺為36m。

3、工作面生產(chǎn)能力

根據(jù)該礦水采開采煤層的賦存情況并結(jié)合其它水采礦井開采同一煤層的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為了便于管理，每班退槍2次，采2個(gè)采垛，每垛開槍時(shí)間為2～3h。

工作面生產(chǎn)能力由下式計(jì)算：

Q=330×L×a×h×r×c

式中 Q——回采工作面年產(chǎn)量，t；

330——年生產(chǎn)天數(shù)，d；

L——兩回采眼間距，m，取15m；

a——日退槍距離，m，取36m；

h——煤層厚度，m，取煤平均厚度1.85m；

r——煤的容重，1.4t/m3；

c——回采率，85%。

Q=330×15×36×1.85×1.4×85%=392307t=0.39Mt

Ⅳ1、Ⅳ7、Ⅳ11、Ⅳ13、Ⅳ14煤層交替回采，本礦井煤層間距不大，回采后冒落影響高度大，采用下行式開采，原則上采完上煤層再開采下煤層。采區(qū)內(nèi)先采上部煤層，后采下部煤層。區(qū)段內(nèi)先采上部煤層后采下部煤層，區(qū)段內(nèi)上部煤層開采時(shí)對下部煤層無影響。按煤層平均厚度計(jì)算及掘進(jìn)面掘進(jìn)煤量，生產(chǎn)能力基本可以達(dá)到0.45Mt/a。

5 工作面設(shè)備選型

水采工作面由于采用高壓水射流落煤，煤水通過溜槽無壓運(yùn)輸至采區(qū)煤水硐室。工作面裝備簡單，無大型機(jī)械設(shè)備。主要包括水槍、閥門、管路和快速接頭等設(shè)備。

6 結(jié)束語

本礦井設(shè)計(jì)采用小階段采煤法，巷道布置由于回采巷道沿走向布置，為了減少掘進(jìn)量，采用采空區(qū)回風(fēng)，考慮到采空區(qū)回風(fēng)不穩(wěn)定，為了安全生產(chǎn)，水采工作面配局扇輔助通風(fēng)。水采工作面共分3個(gè)小階段4個(gè)順槽進(jìn)行水采，設(shè)計(jì)在每個(gè)階段進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)（4個(gè)順槽3進(jìn)1回，最上部為回風(fēng)順槽，其他順槽為進(jìn)風(fēng)順槽）設(shè)置2臺局部通風(fēng)機(jī)，一臺使用，一臺備用，共6臺。當(dāng)采空區(qū)回風(fēng)不穩(wěn)定時(shí)，通過進(jìn)風(fēng)順槽的局部通風(fēng)機(jī)輔助向采空區(qū)供風(fēng)。