【正文】 XX 煤礦 15 層煤的采煤方法雖然由原來的炮采改進(jìn)為機(jī)采并且 在巷道布置、兩巷支護(hù)、工作面布置方式等方面做了一些改進(jìn)，但存在著以下嚴(yán)重問題： ① 工作面材料消耗大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，礦井經(jīng)濟(jì)效益較差。煤層屬賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄煤層。 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(yīng)屬低瓦斯礦井。 表 斷層產(chǎn)狀要素表 斷層名稱 走向 (176。煤層厚度的變化對對綜采有一定影響。傾向自西部的 15176。 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(gè)水平，其中第一水平 (177。正因?yàn)樗苄詤^(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(yīng)力消失。 研究證明，對應(yīng)不同的開采深度和煤層強(qiáng)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(diǎn)是壓力高峰在煤層邊緣，隨與煤壁距離增加按負(fù)指數(shù)曲線規(guī)律遞減，在從煤壁開始的整個(gè)分布范圍內(nèi)，煤層都處于彈性壓縮狀態(tài)。 我國有錢鳴高院士在鉸接巖快學(xué)說和預(yù)成裂隙梁假說的基礎(chǔ)上，提出的上覆巖層開采后呈砌體梁式平衡的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型 ， 以及宋振騏院士提出的以巖層運(yùn)動(dòng)為中心的礦壓理論。配套設(shè)備主要分為下列 2 類 ： ① 配套國產(chǎn)液壓支架、刮板輸送機(jī)，采用國產(chǎn)薄煤層滾筒采煤機(jī)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(jìn)口刮板輸送機(jī)和刨煤機(jī)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。無人工作面即工人不長時(shí)在工作面內(nèi)跟機(jī)操作，而是在其他安全地點(diǎn)操縱和控制設(shè)備，完成工作面內(nèi)回采工作。出于技術(shù)上的需要，也是重視薄煤層開采的一個(gè)重要原因。 關(guān)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(shù)條件 ..................................... 6 薄煤層綜采適應(yīng)性分析 ............................. 7 31503 東工作面 巷道布置及支護(hù)設(shè)計(jì) ................ 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(jié)論 .................................... 28 4 薄煤層綜采工作面 效益分析 ............................. 30 掘進(jìn)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(shù)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(jié)論與建議 ........................................... 38 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)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(chǔ)量為 億 t，約占煤層總可采儲(chǔ)量的 19%，其中 ～ 的緩傾斜薄煤層占 %。老頂為淺灰色中砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬不易冒落。 隨著對薄煤層高產(chǎn)高效綜采研究的深入，國內(nèi)外學(xué)者在這一領(lǐng)域取得了突出成就。此外，還要研制大功率的薄煤層輸送機(jī)。特別是各礦區(qū)在投產(chǎn)初期從提高經(jīng)濟(jì)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。 研究的理論依據(jù) 自采用長壁開采技術(shù)以來，回采工作面的頂板控制一直是采 礦學(xué)科研究的核心問題之一。就某一點(diǎn)而言，壓力顯現(xiàn)的變化幅度與該點(diǎn)壓力大小的增減幅度是相關(guān)的、對應(yīng)的，但不一定成正比。相反，塑性區(qū)煤層已遭破壞。煤系基盤為奧陶系石灰?guī)r。走向自西部的75176。平均 20176。 經(jīng)巷道實(shí)際揭露，未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入體 、陷落柱等。 (4)儲(chǔ)量情況 31503 工作面儲(chǔ)量計(jì)算范圍：東至 31503 東切眼；西到 315 上山保護(hù)煤柱線；上至 31503東上巷；下到 31503 東下巷。原始巖溫為 31℃ 的點(diǎn)屬地溫正常背景下的一級高溫區(qū)。工作面循環(huán)作業(yè)方式均采用三班生產(chǎn) ， 邊采邊準(zhǔn)，沒有專門的檢修班，設(shè)備檢修在生產(chǎn)班中利用支柱、回柱放頂時(shí)間進(jìn)行。因此，為確保 XX 煤礦實(shí)現(xiàn)安全高效開采，急需對 XX 煤礦 15 層煤采煤方法進(jìn)行改革。 ⑤ 推進(jìn)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(hù)材 料的丟失浪費(fèi)，增加了礦井效益。其底部為煤 16，厚度 左右 ， f＝ 。 經(jīng)風(fēng)量計(jì)算、風(fēng)速驗(yàn)算后， 31503 東工作面風(fēng)量取 335m3/min。 ④ 綜采工作面煤塵治理技術(shù) 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(huì) 發(fā)生 爆炸 ， 對工 人及礦井的安全造成極大的威脅。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 (2)設(shè)備選型 ① 采煤機(jī) 采煤機(jī)應(yīng)根據(jù)煤層厚度、煤的力學(xué)性質(zhì)以及煤層傾角、頂?shù)装逍再|(zhì)對采煤機(jī)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。主要考慮以下幾方面： 層煤傾角大，支架必須有防倒防滑機(jī)構(gòu)； ，煤層節(jié)理裂隙較發(fā)育，存在片幫、冒頂?shù)目赡苄裕柽M(jìn)行及時(shí)支護(hù)； ，支架重量不易太重，考慮采用輕型支架。 工作面巷道布置及支護(hù) 設(shè)計(jì) (1)工作面切眼 工作面由東向 西推采，開切眼位置在東邊界。30176。 錨桿支護(hù)形式和規(guī)格： Φ202022 mm 等強(qiáng)度全螺紋鋼錨桿。 ，靠近底板的巷幫錨桿安設(shè)角度為 30176。上平巷為回風(fēng)、行人及輔助運(yùn)輸，布置梭車。 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。見圖 。 錨桿角度：靠近頂板的巷幫錨桿安設(shè)角度為與水平線呈 20176。 具體 進(jìn)刀方式 見圖 。 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)：下巷積水順?biāo)疁贤饬鳎ㄓ伤猛馀牛┲?315 運(yùn)輸上山水溝 →400m 東石門→ 400m 北區(qū)石門 → 400m 立排水倉 → 地面。深部基點(diǎn)位于頂板粉砂巖中，淺部基點(diǎn)位于頂板中部。 表 礦壓觀測數(shù)據(jù)表 名稱 來壓步距 支架載荷(kN) 活柱縮量(mm) 頂?shù)滓平? (mm) 頂?shù)滓平俣? (mm/h) 平均 最大 平均 最大 平均 最大 平均 最大 直接頂初次跨落 7 152 基本頂初次來壓 21 173 1 次周期來壓 10 2 次周期來壓 11 3 次周期來壓 12 4 次周期來壓 11 5 次周期來壓 13 6 次周期來壓 10 直接頂經(jīng)常是處于破斷狀態(tài)，且無水平力的擠壓作用，因而它難于形成結(jié)構(gòu)，它的重量應(yīng) 全部 由工作面支架來承擔(dān)。 通過計(jì)算得 Pe=975kN/m2。頂板循環(huán)移近量平均值為 ，最大值為 。 (2)工作面支架的增阻特征 支架增阻量的多少 反映了支架的支護(hù)質(zhì)量、工作狀態(tài)及頂板的活動(dòng)程度。 (4)支架工作阻力與活柱縮量、頂板下沉量的關(guān)系 通過現(xiàn)場觀測還發(fā)現(xiàn)，工作面掩護(hù)支架在生產(chǎn)使用過程中，有以下 三種情況。 總之，掩護(hù)支架在 ZY2600/09/20 工作面反映出的工作特性基本是好的。 上述分析表明，該面頂板的運(yùn)動(dòng)比較平衡；平衡千斤頂能根據(jù)頂板的運(yùn)動(dòng)情況調(diào)節(jié)頂梁的受力中心，使之能較好地發(fā)揮對頂板的支撐作用。數(shù)值 見 表 。 (2)提高兩柱掩護(hù)支架初撐力，一是不留底煤，二是帶壓移架，這對于 減少因移架而山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 引起的大于采煤影響頂板下沉，也是有效措施。 (1)掘進(jìn)費(fèi)用 ① 綜采工作面巷道主要包括工作面上下平巷及其切眼。 (2)回采費(fèi)用 ① 綜采工作面 綜采工作面設(shè)備選型及設(shè)備投資概算見表 。 ③ 塑編網(wǎng) 塑編網(wǎng)消耗量為 ： 6266 m2/萬 t，單價(jià) 元 /m2， 噸煤消耗費(fèi)用為 ： 6266/10000=(元 /t)。 ② 火藥及雷管 綜采工作面不需要 放炮 ， 其消耗為 0。 綜采工作面 ： 回采直接成本 =++++=(元 /t)。初采期間礦上成立以生產(chǎn)礦長、總工程師為組長的放頂領(lǐng)導(dǎo)小組和礦壓觀測小組，組織三班盯崗，負(fù)責(zé)指揮現(xiàn)場放頂工作。 工作面防倒防滑措施 (1)液壓支架的防倒、防滑 ① 工作面下頭設(shè) 4 架排頭支架，在支架的頂梁與底座上均設(shè)計(jì)防倒千斤頂，將排頭架連為一個(gè)整體，能有效地防止支架的下滑和倒架，由于排頭支架的作用，保證了工作面中部支架的穩(wěn)定性。左右，有利于控制支架下滑。 (3)采煤機(jī)的防滑 ① 工作面傾角較大，采煤機(jī)有嚴(yán)重下滑趨勢，為。操作時(shí)要自下而上順序帶壓擦頂移架；正確使用好側(cè)推和防倒裝置，嚴(yán)格正規(guī)操作和工程質(zhì)量。 ② 工作面前四架為排頭支架 ，移排頭支架的順序：先移第二、三架，再移第一、四架。 (2)工作面距離停采線 10m 時(shí)開始頂板鋪網(wǎng)，便于工作面回撤期間的頂板維護(hù) ， 工作面正常推采期間，專職技術(shù)人員負(fù)責(zé)對頂板支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督、監(jiān)控和報(bào)警，發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)采取針對性措施。 綜采工作面：參照其他礦區(qū)綜采工作面搬遷安裝費(fèi)用，綜采開采安裝拆遷 1 次，費(fèi)用30 萬元，工作面可采出 萬 t，噸煤安裝搬家費(fèi)用為： 30/=(元 /t)。 ④ 乳化油 綜采工作面液壓系統(tǒng)為閉路循環(huán)，乳化油消耗較少，按 ， 乳化油單價(jià) 元 /kg， 則乳化油消耗噸煤費(fèi)用為 ： (元 /t)。 ⑤ 截齒消耗 截齒消耗量 ： 個(gè) /萬 t， 單價(jià) 元 /個(gè) ， 噸煤消耗費(fèi)用 ： (元 /t)。 表 綜采工作面設(shè)備折舊計(jì)算 序號 名稱 型號 數(shù)量 費(fèi)用 (萬元） 折舊 (元 /t） 大修 （元） 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 1 綜采支架 ZY2600/09/20 106 760 2 采煤機(jī) MG132/300WB 1 140 3 SGD630/264鏈刮板輸送機(jī) SGZ630/264W 1 182 4 乳化液泵（ 2 泵 1 箱） BRW200/ 2 5 轉(zhuǎn)載機(jī) SZD630/110 1 41 6 接面 SD80 型皮帶機(jī) SD80 4 200 7 其它電器設(shè)備及電纜 100 合計(jì) ② 高檔普采工作面 高檔普采工作面設(shè)備概算見表 。根據(jù)初步計(jì)算， 31503東工作面兩巷掘進(jìn)費(fèi)用平均為 1438 元 /m，切眼按 2022 元 /m 計(jì)算 。 (4)支架平衡千斤頂對支架具有較好的調(diào)節(jié)作用。 (2)巷道圍巖表面位移觀測 31503 面上下平巷表