煤矿综合机械化采煤工艺研究

2016-12-01上官良良宋传健赵治勇兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿山东济宁272100

科技传播 2016年12期

关键词：采煤工艺煤矿

上官良良，宋传健，赵治勇兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东济宁　272100

煤矿综合机械化采煤工艺研究

上官良良，宋传健，赵治勇
兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东济宁272100

摘要煤矿综合机械化采煤工艺对于煤矿的高效运作，实现煤矿企业的安全、绿色生产具有重要意义。通过分析煤矿综合机械化采煤设备的状况，并研究了几种采煤工艺的特点，对于煤矿企业选择合理的采煤工艺提供一定的借鉴价值。

关键词煤矿；综合机械化；采煤工艺

随着社会经济的快速发展，我国能源的需求逐年增加，这就要求煤矿企业增加煤炭生产量，并保证低成本和低投入。煤矿企业在保证国民经济的健康快速发展中起到了重要的推进作用，但是煤矿的生产能力与煤矿的采煤方式有直接关系，采用何种开采方式及支护方式或者运输方式都会直接影响采煤的效率，从而影响煤矿企业的效益。煤矿综合机械化采煤工艺是提升煤矿生产效率的重要举措，对于煤矿巷道特殊施工环境下的采掘技术及建设现代化矿井，改善小煤矿，提升煤矿的出煤率十分有必要。

1　煤矿综合机械化采煤设备状况

1.1采煤机

采煤机对于巷道的采煤来说是最为核心的部件，而且采煤机是最容易发生故障的机械。采煤机是由采煤机械系统、动力供给系统、操作系统及电力系统等多种系统组成的综合化机械设备。

采煤机可以分为单滚筒和双滚筒2种方式，单滚筒采煤机的滚筒是位于工作面的下端头，这样做可以相对降低工作面下方缺口的长度，并且可以避免煤渣不通过机体的下方，这样的开挖及运作效果比较好。而双滚筒采煤机避免了在掌子面两端存在缺口的问题，利用这种方式可以很好地解决技术上的缺陷。

1.2工作面输送机

工作面输送机是巷道开挖之后的煤炭运送到地面的重要方式之一，这种机械可以将巷道产生的煤炭直接运送到地面进行加工。运输机是由液压支架进行支撑，电力驱动供电的方式进行工作，并且运输量与煤矿的日生产量有直接关系。对于复杂的巷道，输送机的布置方式会因巷道的存在形式而发生变化。若巷道的走向比较曲折，输送机就会改变布置方式，从而延长了输送煤炭的时间。

1.3液压支架

液压支架是为巷道工作面提供矿山压力的重要结构。综采放顶煤采煤法是利用拱率较高的滚筒采煤机、综采放顶煤液压支架、工作面大功率刮板输送机以及配套的机道转载机、可伸缩皮带运输机及其他附属设备的综合机械开挖方式。这种开挖方式生产效率高，可以实现连续的作业方式，并且相对来说经济成本低。

1.4转载机

在煤矿上讲，转载机是指顺槽用刮板转载机。是用于安装在矿井工作面下出口段运输平巷内的桥式刮板输送机。在运载机的一侧与掌子面的运送机相连，另一端与带式输送机的机尾相连接，配合输送机将煤炭输送至地面。转载机可以配合巷道的施工实现输送机的正常运转，并且通过转载机的运行，可以配合掌子面施工机械的移动。

1.5可伸缩带式输送机

可伸缩带式输送机是根据巷道的具体形状而制定的一种带式输送机，这种输送机可以适应巷道的走向及特点，若巷道的长度很长，可以通过调节输送带的连接方式拉长输送机的尺寸，若巷道的长度较短，可以通过调节输送机的连接方式缩短输送机的距离。

2　综合机械化采煤工艺

综合机械化采煤工艺是指在巷道采煤过程中的爆破、开挖、支护、装车、运输等一些列的机械过程，按照采煤的方式，可以将采煤的工艺分为长壁综合机械化开挖、短壁综合机械式开挖及短长壁综合机械化开采和放顶煤综合机械化开采。无论何种采煤工艺，都应保证支护材料充分发挥作用，并最大程度实现资源的回收。煤矿开采设计原则应保证使用最低的能源或者资源实现高回报，这样才能保证煤矿的绿色生产。例如，通过设计方案的对比，分析不同方案下的锚杆所用的数量及长度，通过选取典型断面，分析该断面的平均钢材用量，在起到同样效果的前提下选择钢材用量最小的方案。并且始终坚持安全、经济、环保的原则。不仅如此，应根据煤矿的具体现场环境，制定有利于施工的方案，保证工人操作方便，并且尽可能降低工人的劳动强度。

2.1长壁综合机械化开挖

长壁采煤是指在此案没工作面沿煤层倾斜方向上或者向下推进采煤工作，并且对于巷道的走向及回风巷道的走向，均选择沿煤层倾斜方向进行。这种方法可以分为仰斜开采和俯斜开采，并配合前进式、后退式和混合式回采方式。但是，在实际运用过程中，倾斜长壁采煤方法也存在很多弊端，例如，巷道开采的速度会比常规采煤方式降低很多，在支护难易程度上也比常规方式困难很多，在仰斜开采时采空区很容易因地层渗水而导致积水严重。但是，该方法对于控制巷道顶板下沉及两帮收敛位移及底板鼓起的现象有较好的效果，而且这种方式可以全面提高巷道稳定性。

2.2短壁综合机械式开挖

该工艺主要是利用回采巷道在利用机械化快速掘进和采煤的基础上实现的一种，在工作面上下端头同时进行的快速作业方法。这种方式，灵活度非常高，对巷道形状适应性较强。短壁中的炮采是该方式的重要组成部分之一，炮采最重要的方式是采用爆破开采过程中的打眼、装药、引爆装置等过程，因为爆破的质量会直接影响巷道的成型质量。普采是指采用传统的方式进行巷道的开挖及煤渣的运输等。普采主要是利用机械开挖的方式对掌子面的煤层进行开挖，并且同样采用机械运输的方式进行运输煤炭。这种方式开挖速度较慢，虽然在运输能力上来说与炮采相差不大，但是对于掌子面的开挖来说，利用机械开挖相比放炮开挖来说慢的很多。

2.3短长壁综合机械化开采

短长壁综合机械化开挖就是只在已掘巷道柱式开发区内布置长臂工作面，利用综采机械设备并使用回采柱的新型采煤方法。这种方法对于实例不太强的小型煤炭企业具有重要的借鉴意义。在巷道开挖过程中，开采方式极易受到煤层地质情况的影响，但是随着我国接机械行业的快速发展，高动力机械被频繁研发出来，因此，综合短长壁的开采方式的程度越来越容易实现。

2.4放顶煤综合机械化开采

放顶煤采煤法是指在厚煤层中，沿煤层最底部布置高度为2m～3m的采煤长壁工作面，并利用传统的采煤方法进行回采，同时采用矿山压力的效果帮助施工人员进行松动围岩的效果，这样一来，就可以降低支护上方顶煤破碎后，并将煤块从支架的后方泄露而出。放顶采煤可以实现采用最低的支护材料，达到最优的支护效果，但是这种方法具有一定的使用条件，就是适合于煤层厚度大于6m的煤层。如果煤层厚度过小，在开挖的过程中很容易发生超前冒顶现象。