邊角煤回收巷道布置及回采工藝分析

1、邊角煤回收巷道布置及回采工藝分析袁海軍（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司 山西晉城 048007）摘要：邊角煤回采已成為目前許多煤礦面臨的一個(gè)新課題，本文結(jié)合作者多年殘采工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不同條件邊角煤回收的巷道布置及回采工藝進(jìn)行了深入分析，對(duì)礦井尤其是衰老礦井回收邊角煤有參考借鑒意義。關(guān)鍵詞：邊角煤 巷道布置 回采工藝邊角煤是礦井后期開采的必然選擇，具有儲(chǔ)量小、形狀不規(guī)則、壓力大等特點(diǎn)。隨著煤礦裝備技術(shù)的不斷提升，礦井生產(chǎn)能力日趨擴(kuò)大，服務(wù)年限相對(duì)縮短，許多礦井已步入后期開采，如何科學(xué)回收邊角煤柱，對(duì)延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限、增加經(jīng)濟(jì)效益有著重要意義。1邊角煤的特點(diǎn)分析邊角煤是煤礦進(jìn)入后期開采的產(chǎn)物，多為工作面間

2、煤柱、大巷保護(hù)煤柱及地面重要設(shè)施煤柱附近的三角煤，具有以下特點(diǎn)：1.1形狀不規(guī)則，工作面布置難度相對(duì)較大；1.2尺寸小，可采儲(chǔ)量少；1.3壓力大、條件差，支護(hù)、回收難度大；1.4煤層賦存不穩(wěn)定，厚度變化較大。2邊角煤回采巷道布置方式2.1巷道布置方式選擇：根據(jù)支承壓力的分布規(guī)律可知，與采空區(qū)相鄰的煤體區(qū)段內(nèi)存在一個(gè)比原巖壓力低的區(qū)段，即應(yīng)力降低區(qū)。因此，應(yīng)將工作面兩巷布置在該應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，且為了防止掘進(jìn)過程中采空區(qū)的積水、瓦斯、冒矸等進(jìn)入沿空巷道，巷道與采空區(qū)間留設(shè)不大于5 m的小煤柱（見插圖1）。由于邊角煤工作面煤巖受多次采動(dòng)壓力的影響，圍巖已離層，因此僅僅采用錨桿一次支護(hù)并不能使“支架一圍

3、巖”系統(tǒng)達(dá)到力學(xué)平衡，考慮到在一次支護(hù)后圍巖必然產(chǎn)生一定的變形，以便繼續(xù)釋放能量，為此，待圍巖變形和能量釋放到一定程度后，再架設(shè)金屬棚，進(jìn)行二次支護(hù)。這樣內(nèi)、外結(jié)合，支護(hù)對(duì)巖體的支撐和限制作用會(huì)達(dá)到最佳效果。由于邊角煤儲(chǔ)量少，巷道布置應(yīng)考慮在現(xiàn)有技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)人員工效、設(shè)備利用率、資源回收率的最大化。2.2矩開布置方式矩形布置方式是常規(guī)的方式，根據(jù)實(shí)際情況可分為條帶狀態(tài)下和三角狀態(tài)下的矩形布置。主要用于正規(guī)的采煤工藝，它具有布置及設(shè)備安裝回收過程、回采工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但在三角煤狀態(tài)下有具有回收率低的缺點(diǎn)。2.2.1條帶狀態(tài)下的矩形布置這種布置方式主要用于回收寬度大于30米的規(guī)則煤柱，主要是各種

4、巷道保護(hù)煤柱、工作面間煤柱。在回收下分層工作面間煤柱時(shí)，在支護(hù)方式成熟的條件下，應(yīng)突破傳統(tǒng)的“內(nèi)錯(cuò)”布置思維，采用“外錯(cuò)”巷道布置方式，實(shí)現(xiàn)資源回收率的最大化。2.2.2三角煤狀態(tài)下的矩形布置大多數(shù)的地面設(shè)施保護(hù)煤柱、井田邊界煤柱等呈不規(guī)則狀態(tài)即局部三角狀，最常見的布置方式為矩形布置，即階段的工作面采到煤柱邊緣時(shí)，再以“甩刀把”方式在煤柱邊緣的三角煤中布置一較小的階段工作面，根據(jù)函數(shù)理論計(jì)算，其長(zhǎng)度要等于階段工作面的1/2，保證回收煤量的最大化。具體布置方式見插圖2。2.3三角狀態(tài)下的弧形布置為進(jìn)一步提高不規(guī)則邊角煤的回收率，在技術(shù)條件許可的前提下，可采用弧形巷道布置方式，即兩順槽呈一定角度，

5、近似弧形，同時(shí)，要將工作面與皮帶順槽垂直，在回采過程中，通過不斷增減支架、溜槽的方式來(lái)適應(yīng)工作面長(zhǎng)度變化，同時(shí)，在溜子彎曲度允許的前提下工作面呈弧形布置，以減少增減支架次數(shù)。這種方式要求機(jī)尾不能采用端頭支架，以方便增減設(shè)備。見插圖33、邊角煤回收關(guān)鍵工藝分析邊角煤回收工藝不僅要結(jié)合邊賦存特點(diǎn)，還要結(jié)合礦井的實(shí)際情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全等各方面情況進(jìn)行選擇，目前倉(cāng)房回收外，成熟的經(jīng)驗(yàn)有綜采設(shè)備回收、組合頂梁支架支護(hù)工藝回收兩種。3.1利用綜采設(shè)備回收邊角煤工藝分析綜采設(shè)備回收邊角煤柱的方法就是將礦井原有的綜采設(shè)備利用到邊角煤的回收中，不僅可發(fā)揮原有設(shè)備的功效，還可提高煤柱回收的人均工效與安全保障

6、能力。由于大部分邊角煤礦山壓力大，巷道變形嚴(yán)重，一般不采用端頭支架，兩端頭采用單位柱配木板梁或形鋼梁方式控制頂板。由于工作面較短，一般采用中部斜切進(jìn)刀方式，以提高設(shè)備、人員的工時(shí)利用率，具體進(jìn)刀方式選擇的依據(jù)是：-采煤機(jī)身長(zhǎng)度 （m）-刮板輸送機(jī)彎曲段長(zhǎng)度 （m）-端部斜切進(jìn)刀時(shí)，移輸送機(jī)頭和翻轉(zhuǎn)擋煤板時(shí)間總和，用實(shí)測(cè)法取得 （min）-采煤機(jī)空刀速度，用實(shí)測(cè)法取得 （m/min）當(dāng)工作面長(zhǎng)大于時(shí)，采用端部斜切進(jìn)刀方式，當(dāng)工作面長(zhǎng)小于時(shí)，采用中部斜切進(jìn)刀方式。工作面長(zhǎng)度在50米以下時(shí)，一般不宜采用綜采設(shè)備回收。在頂板壓力較大時(shí)，及時(shí)超前移架，并采用“隔架移架”、“擦頂移架”的方式控制頂板。3.

7、2利用組合頂梁支架配機(jī)采設(shè)備回收邊角煤柱工藝分析組合梁支架配采煤機(jī)實(shí)質(zhì)是一套輕型綜采設(shè)備，是近年業(yè)發(fā)展的一種適合小工作面回采的設(shè)備，由于具有噸位低、配套設(shè)備輕、成本低、支架穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，先后在我集團(tuán)公司多個(gè)進(jìn)行了成功的使用。工作面長(zhǎng)度在3080m之間時(shí)，采用該設(shè)備回收較為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理。該型支架一般與MG200/468-WD型采煤機(jī)、SGZ630/220型溜子等小型設(shè)備配套，以充分發(fā)揮其適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。由于該支架初撐力及工作阻力較低，在工作面壓力較大時(shí)，必須及時(shí)在整體梁下補(bǔ)支單體柱，尤其要加強(qiáng)兩端頭頂板管理，保證對(duì)頂板的有效支護(hù)。支架型號(hào)根據(jù)工作面實(shí)際情況選擇，支架的工作阻力一般

8、不得低于1600KN。由于該支架重量小，一般適用采高1.72.8米，確定支架穩(wěn)定。3.3工作面調(diào)斜與旋轉(zhuǎn)工藝分析受斷層、陷落柱及其它因素影響，區(qū)段平巷往往與采區(qū)邊界或采區(qū)上下山斜交，為了不留或少留三角煤，減少工作面搬家倒面次數(shù)，必須采用工作面調(diào)斜旋轉(zhuǎn)技術(shù)，它是邊角煤回收過程中為減少搬家全面次數(shù)而采用的一種工藝。實(shí)心斜切調(diào)斜方式工作面調(diào)斜割完調(diào)斜前最后一刀煤時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心一端停推輸送機(jī)，另一端則移夠一個(gè)截深，并將輸送機(jī)調(diào)成一條直線，然后采煤機(jī)割煤，即采煤機(jī)每割一刀煤都是一個(gè)小扇形。見插圖4為保保證運(yùn)輸機(jī)接煤正常，實(shí)心調(diào)斜在旋轉(zhuǎn)中心一般設(shè)在工作面機(jī)頭。由于旋轉(zhuǎn)端至中心端移架步距逐漸變小，頂板所受反復(fù)

9、支撐次數(shù)增多，中心附近難度較大，需要采取措施對(duì)頂板預(yù)先加固。3.3.2虛心分段割煤調(diào)斜方式為改善旋轉(zhuǎn)中心附近的頂板管理狀況，采用虛旋轉(zhuǎn)中心，使調(diào)斜工作面中心端也保持一定前移量，見插圖5。該調(diào)斜方式，通常要把調(diào)斜角分成若干小角'，當(dāng)采煤機(jī)割完一組長(zhǎng)短刀煤，工作面轉(zhuǎn)過一角度'，即完成一個(gè)調(diào)斜循環(huán)。見插圖6。工作面中心端調(diào)斜的起始位置至終點(diǎn)位置的距離，就是工作面中心端的總前移量T .T=nfB n-工作面調(diào)斜一個(gè)角所需的循環(huán)數(shù)f-每調(diào)斜循環(huán)采煤機(jī)割的長(zhǎng)刀（沿工作面全長(zhǎng)割煤）數(shù)，取1-2B-采煤機(jī)截深4 結(jié)束語(yǔ)近年來(lái)，隨著礦井開采強(qiáng)度的增加，煤炭資源可采儲(chǔ)量急劇衰減，礦井面衰老速度加快。邊角煤回采已成為很多煤礦企業(yè)面臨的課題，但具體回收方法要根據(jù)礦井的煤層實(shí)際賦存情況、技術(shù)裝備水平等綜合因素選擇，才能達(dá)到安全與效益的最佳結(jié)合點(diǎn)。【參考文獻(xiàn)】1、陳光炎中國(guó)采煤方法M.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1991年第一版2、葉根喜 邊角煤高回收率高效開采工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化J.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào).2007年第7期3、王永志 中部斜切進(jìn)刀方式在殘采工作面的應(yīng)用J.晉煤科技.200