【正文】 間。煤層屬賦存穩(wěn)定，結構復雜的薄煤層。地溫梯度煤系地層為 ℃ /100m，煤系上覆地層為 ℃ /100m，均小于 3℃ /100m，為地溫正常區(qū)。 瓦斯、煤塵和煤的自燃 XX 煤礦自 1985 年以來瓦斯相對涌出量最高為 ?d（ 87 年）， CO2 相對涌出量最高為 （ 93 年），均不大于 10m3/t?d， 應屬低瓦斯礦井。工作面附近無其它水害威脅。 表 斷層產(chǎn)狀要素表 斷層名稱 走向 (176。斷層附近的頂板破碎，對回采有一定影響。煤層厚度的變化對對綜采有一定影響。 ，東部最大傾角 25176。傾向自西部的 15176。 煤層賦存條件 (1)煤層賦存條件 工作面的整體構造形態(tài)為單斜，但其間有發(fā)育小規(guī)模的向斜和背斜。 礦井采用斜井綜合開拓，走向長壁后退式采煤，冒落法管理頂板，共分 3 個水平，其中第一水平 (177。山東科技大學學士學位論文 6 2 薄煤層開采工藝研究 開采技術條件 礦井概況 XX 煤礦位于萊蕪煤田東部，屬華北石炭二疊系含煤地層，包括中石炭系本溪組，上石炭系太原組，下二疊系山西組。正因為塑性區(qū)煤層承載能力大幅下降，而且處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，所以無法阻止上覆巖梁彎曲沉降及巖梁間接觸應力消失。其中彈性區(qū)煤層處于彈性變形狀態(tài)，其壓力分布是一個高峰在彈塑性交界處并向縱深發(fā)展逐漸下降至原始應力值的曲線，各部位壓力與該處煤層的壓縮成正比。 研究證明，對應不同的開采深度和煤層強度條件， 采場周圍煤層上支撐壓力分布可能有以下三種情況： (1)單一的彈性分布 這種分布的特點是壓力高峰在煤層邊緣，隨與煤壁距離增加按負指數(shù)曲線規(guī)律遞減，在從煤壁開始的整個分布范圍內(nèi)，煤層都處于彈性壓縮狀態(tài)。 壓力顯現(xiàn)強烈的部位不一定是壓力高峰的位置。 我國有錢鳴高院士在鉸接巖快學說和預成裂隙梁假說的基礎上，提出的上覆巖層開采后呈砌體梁式平衡的結構力學模型 ， 以及宋振騏院士提出的以巖層運動為中心的礦壓理論。 本篇論文主要通過研究該煤礦薄煤層綜采技術，結合國外在薄煤層開采方面取得的成果，提出合理的薄煤層高產(chǎn)高效開采工藝技術 ， 解決工作面主要設備配套問題，探討薄煤層綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和巷道支護技術，對改善工作環(huán)境，減少工人勞動強度，提高薄煤層采出率，具有重要的指導意義。配套設備主要分為下列 2 類 ： ① 配套國產(chǎn)液壓支架、刮板輸送機，采用國產(chǎn)薄煤層滾筒采煤機開采，如 平頂山、邢臺、華鎣山等，工作面年產(chǎn)量一般在 50 多萬 t，條件好的工作面一般也不超過 100 萬 t； ② 配套國產(chǎn)液壓支架，采用進口刮板輸送機和刨煤機開采，如鐵法、西山、晉城等，工作面年產(chǎn)量一般也在 150 萬 t 左右。同時，我國薄煤層開采工藝和技術裝備較為落后，致使大量薄煤層煤炭資源處于擱置狀態(tài)，縮短了礦井服務期限。無人工作面即工人不長時在工作面內(nèi)跟機操作，而是在其他安全地點操縱和控制設備，完成工作面內(nèi)回采工作。我國自行研制和仿制的采煤機有 10 多個機型，但相對比較落后，應該積極研制開發(fā)強力、高效、高能、可靠的第三代采煤機。出于技術上的需要，也是重視薄煤層開采的一個重要原因。綜觀全國形勢，薄煤層的開采越來越突出，已是一個急待解決的問題。 關鍵詞： 薄煤層 , 高產(chǎn)高效 , 礦壓 , 綜采 3 目 錄 1 課題的提出 ............................................ 1 薄煤層綜采現(xiàn)狀 ................................... 1 研究的目的和意義 ................................. 1 研究的理論依據(jù) ................................... 2 2 薄煤層開采工藝研究 .................................... 6 開采技術條件 ..................................... 6 薄煤層綜采適應性分析 ............................. 7 31503 東工作面 巷道布置及支護設計 ................ 13 采煤方法 ........................................ 16 主要生產(chǎn)系統(tǒng) .................................... 18 3 綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 ............................... 20 礦壓觀測的目的和內(nèi)容 ............................ 20 礦壓觀測分析 .................................... 20 礦壓觀測結論 .................................... 28 4 薄煤層綜采工作面 效益分析 ............................. 30 掘進及回采成本 .................................. 30 材料成本分析 .................................... 31 其他成本分析 .................................... 33 5 主要技術措施 ......................................... 35 工作面頂板管理 .................................. 35 工作面防倒防滑措施 .............................. 35 工作面防火 ...................................... 36 6 結論與建議 ........................................... 38 山東科技大學學士學位論文 1 1 課題的提出 薄煤層綜采現(xiàn)狀 我國薄煤層可采儲量為 億 t，約占煤層總可采儲量的 19%，其中 ～ 的緩傾斜薄煤層占 %。頂板為灰色到深灰色粉砂巖或粉細砂巖互層，穩(wěn)定性較差。老頂為淺灰色中砂巖，鈣質膠結，堅硬不易冒落。中硬以下的薄煤層層數(shù)占總層數(shù)的 %，總的來說，我國 ～ 的中硬以下的薄煤層占大多數(shù)，這些煤層有條件實現(xiàn)機械化開采。 隨著對薄煤層高產(chǎn)高效綜采研究的深入，國內(nèi)外學者在這一領域取得了突出成就。例如，開采煤和瓦斯突出煤層時，薄煤層就是作為解放層被開采的。此外，還要研制大功率的薄煤層輸送機。它是煤炭科學進步的方向之一，可以實現(xiàn)回采的安全，低耗，高效。特別是各礦區(qū)在投產(chǎn)初期從提高經(jīng)濟效益出發(fā)，優(yōu)先開采中厚煤層和厚煤層，造成生產(chǎn)接續(xù)和資源平衡的矛盾日益突出。 國外開采同類煤層的綜采設備的類型和國內(nèi)相似，也大多采用滾筒采煤機和刨煤機，但由于其工作面設計合理，配套設備生產(chǎn)能力大，工作面年產(chǎn)量一般都超過200 萬 t，有些甚至超過了 300 萬 t。 研究的理論依據(jù) 自采用長壁開采技術以來，回采工作面的頂板控制一直是采 礦學科研究的核心問題之一。在進入 20 世紀 90 年代后，國內(nèi)外學者對綜放采場的巖層活動及礦山壓力顯現(xiàn)特點進行了研究，取得了一些較為一致的認識。就某一點而言，壓力顯現(xiàn)的變化幅度與該點壓力大小的增減幅度是相關的、對應的，但不一定成正比。此時，由于煤層邊緣未遭破壞，覆蓋巖層保持了較高的接觸應力，很難沿層面剪切滑移，這就決定了采場上覆巖梁間的離層不可能深入到煤壁前方。相反，塑性區(qū)煤層已遭破壞。這種狀態(tài)為各巖梁間的層面剪切破壞和深入煤壁前方斷裂創(chuàng)造了山東科技大學學士學位論文 4 條件。煤系基盤為奧陶系石灰?guī)r。0 水平 )，第二水平（ 180m 水平），現(xiàn)已結束。走向自西部的75176。 到東部的 25176。平均 20176。該段煤層可采指數(shù)為 ，變異系數(shù) %，屬賦存較穩(wěn)定、結構復雜的薄煤層。 經(jīng)巷道實際揭露，未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入體 、陷落柱等。) 傾向 (176。 (4)儲量情況 31503 工作面儲量計算范圍：東至 31503 東切眼；西到 315 上山保護煤柱線；上至 31503東上巷；下到 31503 東下巷。礦井第二次延深勘探對第 15 煤層進行了煤塵爆炸試驗，各煤層均有煤塵爆炸危險性。原始巖溫為 31℃ 的點屬地溫正常背景下的一級高溫區(qū)。 目前該煤層均采用走向長壁后退式采煤方法。工作面循環(huán)作業(yè)方式均采用三班生產(chǎn) ， 邊采邊準，沒有專門的檢修班，設備檢修在生產(chǎn)班中利用支柱、回柱放頂時間進行。 ② 工作面推進速度慢，工作面支護難度大，工作面及上、下平巷受壓力影響范圍大，上下平巷維護量大。因此，為確保 XX 煤礦實現(xiàn)安全高效開采，急需對 XX 煤礦 15 層煤采煤方法進行改革。 ② 綜采支護回撤采用快 速移架方式，減少了高檔普采工作面人工回撤柱梁鞋工序，有力地保證了安全生產(chǎn)。 ⑤ 推進速度快，可減小礦壓對底板的破壞，避免了支柱鉆底造成支護材 料的丟失浪費，增加了礦井效益。 ，斷層多地質構造復雜。其底部為煤 16，厚度 左右 ， f＝ 。 (個別受斷層影響的塊段最大達到 30176。 經(jīng)風量計算、風速驗算后， 31503 東工作面風量取 335m3/min。 ③ 綜采工作面防滅火技術 對于低瓦斯礦井，在確保人員呼吸、設備冷卻及創(chuàng)造較好生產(chǎn)環(huán)境的前提下，風量計算中各參數(shù)取下限以減少工作面兩端風壓差。 ④ 綜采工作面煤塵治理技術 煤礦 粉塵的危害是眾所周知的，粉塵不僅使長期處于該環(huán)境下工作的工人患 職業(yè)（矽）肺病，還會 發(fā)生 爆炸 ， 對工 人及礦井的安全造成極大的威脅。 為了調(diào)整支架，支架重量不可太大，在支護強度滿足的情況下，支架移架步距選擇較小為宜；另外受礦井配采限制，綜采工作面生產(chǎn)能力不宜大于 40 萬 t。 山東科技大學學士學位論文 12 (2)設備選型 ① 采煤機 采煤機應根據(jù)煤層厚度、煤的力學性質以及煤層傾角、頂?shù)装逍再|對采煤機的影響來選擇，如前所述， 31503 東工作面煤層厚度為 ～ ，平均厚度為 ，煤層含有夾矸 ，屬硬煤；煤層傾角平均為 20176。 根據(jù)上述條件，采煤機可選用 MG132/300WB 型雙滾筒無鏈液壓牽引采煤機，其主要技術特征如下 表 。主要考慮以下幾方面： 層煤傾角大，支架必須有防倒防滑機構； ，煤層節(jié)理裂隙較發(fā)育，存在片幫、冒頂?shù)目赡苄?，需進行及時支護； ，支架重量不易太重，考慮采用輕型支架。 表 其他設備選型 序號 名稱 數(shù)量 電壓 (V) 功率 (kW) 備注 1 BRW200/ 乳化液泵 2 1140 125 2 接面 SZD630/110 型轉載機 1 660 110 3 接面 SD80 型皮帶機 1 660 110 4 下巷皮帶機 SD80 1 660 110 5 入倉刮板機 SGW40T 1 660 55 合計 510 31503 東工作面 巷道布置及支護設計 工作面位置與毗鄰關系 進行綜采的首采面 31503 東工作面為擴大區(qū)三采區(qū)、 15 層煤東翼第三階段工作面，西部鄰近 315 運輸上山及 315 軌道上山，東部到邊界切眼，南部未開拓。 工作面巷道布置及支護 設計 (1)工作面切眼 工作面由東向 西推采，開切眼位置在東邊界。距西幫 3m， 沿傾斜方向每隔 1m 支設 1 棵戴帽單體液壓支柱 ， 支柱時穿鐵鞋。30176。工作面切眼支護斷面圖錨索 圖 工作面切眼支護斷面圖 ① 頂板支護 Ⅰ 區(qū)：頂板采用錨帶網(wǎng)、錨索支護。 錨桿支護形式和規(guī)格： Φ202022 mm 等強度全螺紋鋼錨桿。 錨索：單根鋼絞線 ，長度 6m，加長錨固，采用 4 支 MSK2850 樹脂錨固劑。 ，靠近底板的巷幫錨桿安設角度為 30176。按中線掘進，單軌布置。上平巷為回風、行人及輔助運輸，布置梭車。 錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設角度為與鉛垂線呈 30176。 錨固方式：樹脂端部錨固，采用 1 支 MSK2850 樹脂錨固劑， 鉆孔直徑 32mm。 錨桿布置：錨桿間排距 10001100mm。見圖 。 。 錨桿角度：靠近頂板的巷幫錨桿安設角度為與水平線呈 20176。 采煤方法 采煤 方法 工作面采用走向長壁后退式開采法開采。 具體 進刀方式 見圖 。移架過程中應使用好支架防倒防滑機構，防止移架過程期間倒架、滑架和咬架、擠架，要保持支架垂直煤壁及輸送機。 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)：下巷積水順水溝外流（由水泵外排）至 315 運輸上山水溝 →400m 東石門→ 400m 北區(qū)石門 → 400m 立排水倉