【正文】 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 %。無(wú)人工作面即工人不長(zhǎng)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。 我國(guó)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。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(wú)法阻止上覆巖梁彎曲沉降及巖梁間接觸應(yīng)力消失。傾向自西部的 15176。 表 斷層產(chǎn)狀要素表 斷層名稱 走向 (176。煤層屬賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄煤層。 薄煤層綜采可以有效地保證安全生產(chǎn)，加快工作面推進(jìn)速度，提高單產(chǎn)，與高檔普采相比，綜采具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)： ① 頂板控制問題減少，綜采初撐力高，移架方便，能快速有效地支護(hù)機(jī)道頂板，減少空頂時(shí)間，減少冒頂事故。 XX 煤礦 15 煤層傾角 15~25176。 綜采設(shè)備選型 (1)工作面割煤高度、采煤機(jī)截深及日循環(huán)數(shù) 按照工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的原則， XX 礦 15 層煤綜采工作面采煤機(jī)截深愈大愈有利，但由于煤層傾角大，工作面設(shè)備下滑及支架歪斜在實(shí)際生產(chǎn)中不可避免 。 (4)其他設(shè)備選型 其他設(shè)備選型見表 。30176。 (2)工作面上平巷 沿煤層頂板布置。 。 錨桿布置：錨桿間排距 10001100mm。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 3 綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 礦壓觀測(cè)的目的和內(nèi)容 礦壓觀測(cè)的目的 (1)掌握工作面頂板在工作面正?；夭蛇^程中的運(yùn)移 、 垮落規(guī)律； (2)了解巷道受采動(dòng)影響情況，評(píng)價(jià)巷道支護(hù)效果； (3)評(píng)估工作面工藝及工作面設(shè)備配套合理性，為以后綜采工作面設(shè)備配套提供依據(jù)； (4)掌握工作面頂板來(lái)壓規(guī)律。 通過計(jì)算 得 Cz=。 全面支架阻力平均值為 ，最大平均值為 ，活柱循環(huán)縮量平均值為，最大值為 。頂?shù)装宓南鄬?duì)移近 一般由頂梁與頂板之間的空隙 △ S底座與底板之間的空隙 △ S底座下底煤的壓縮量 △ S3 和活柱縮量組成。 31503 東面底板比壓及底板剛度測(cè)試匯總結(jié)果表 。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，平衡千斤頂以增阻為主，這樣當(dāng)壓力大時(shí)，可以使作用力的中心前移，從而使兩立柱來(lái)支撐負(fù)荷較大的壓力。由表中可知，高檔普采工作面設(shè)備折舊為 元/t，設(shè)備大修費(fèi)用為 元 /t。 ⑤ 截齒消耗費(fèi)用 15 層煤中部有一層夾矸 ， 截齒消耗較大 ， 采用高強(qiáng)度截齒，萬(wàn) t 消耗為 20 把，單價(jià)為 76 元 /把，則截齒噸煤消耗費(fèi)用為： 7620/10000=(元 /t)。 (3)移架時(shí)，要采取帶壓擦頂前移的操作方式，做到少降快移，嚴(yán)禁同時(shí)降下相鄰的兩組支架。 (2)工作面輸送機(jī)可采取以下防滑措施 ① 靠輸送機(jī)與支架連接千斤頂，向上提拉下滑的輸送機(jī)。 ⑤ 工作 面推采期間，嚴(yán)格控制工作面的回采方向，及時(shí)調(diào)整工作面的偽傾角，偽仰傾角控制在 5176。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 5 主要技術(shù)措施 工作面頂板管理 (1)工作面開切眼時(shí)，切眼高度不大于 ，頂板采用錨帶網(wǎng)加錨索支護(hù)，以便于支架的安裝。 (2)綜采工作面 ① 坑木消耗及費(fèi)用 根據(jù)其它礦區(qū)的經(jīng)驗(yàn) ， 綜采工作面坑木消耗為 2~3m3/萬(wàn) t，按 m3/萬(wàn) t，單價(jià)按 800山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 元 /m3 計(jì)算 ， 噸煤坑木消耗費(fèi)用為 ： 800/10000=(元 /t)。 表 掘進(jìn)費(fèi)用比較表 巷道名稱 采煤方法 工作面上巷 工作面下巷 切眼 合計(jì) (萬(wàn) 元 ) 面積 (m2) 長(zhǎng)度 (m) 面積 (m2) 長(zhǎng)度 (m) 面積(m2) 長(zhǎng)度 (m) 綜采 840 840 11 160 高檔普采 840 840 189 31503 東工作面設(shè)計(jì)可采出 萬(wàn) t， 綜采 平均噸煤掘進(jìn)費(fèi)用 元 /t；高檔普采平均 t 煤掘進(jìn)費(fèi)用 元 /t。 礦壓觀測(cè)結(jié)論 (1)XX 煤礦在 15 層煤使用掩護(hù)支架后，由于支架初撐力的提高和支護(hù)強(qiáng)度的提高，頂板運(yùn)動(dòng)沿傾斜的分布，較單體工作面均勻 ， 綜采支架運(yùn)行良好可靠。 ② 來(lái)壓期間與非來(lái)壓期間都是增阻比例大 于降阻比例，相差約 %。實(shí)測(cè)分析表明，工作面支架初撐力與工作阻力具有很強(qiáng)的線性關(guān)系，提高工作面支架初撐力不僅可以對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，還可以使支架阻力得到提高，對(duì)頂板的控制非常有利。立柱壓力最大平均值為 ，最高 ，活柱循環(huán)縮量平均值為 ，最大值為 。觀測(cè)數(shù)據(jù)如下表 。 乏風(fēng)： 31503 東工作面 → 工作面下平巷 →315 運(yùn)輸上山 → 北區(qū)風(fēng)井第一段 → 北區(qū)風(fēng)井第二段 → 北區(qū)風(fēng)井。 錨固方式：樹脂端部錨固，采用 1 支錨固劑，鉆孔直徑 32mm。 ② 巷幫支護(hù) 錨桿形式和規(guī)格： Φ181800mm 等強(qiáng)度螺紋鋼錨桿。 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。120020221500III20176。 表 刮班輸送機(jī) 技術(shù)特征表 名稱 型號(hào) 電機(jī)功率 (kW) 電壓 (V) 輸送量 (t/h) 長(zhǎng)度 (m) 單鏈 刮板輸送機(jī) SGZ630/264W 264 1140 450 160 ③ 液壓支架 綜采工作面支架架型是否與工作面煤層地質(zhì)條件相適應(yīng) ， 是綜采工作面安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。為確保實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，需采取以下措施 ： 保證綜采工作面日推進(jìn)度 以上 ； 工作面開采結(jié)束后及時(shí)封閉采空區(qū) ； 浮煤清理干凈，防止采空區(qū)浮煤自燃。直接底板為 1m 左右粉砂巖，深灰色，易碎，含有大量的植物化石，底板比壓 ， f =3，屬 Ⅲ a 類軟底。 在目前隨礦井的開采， 15 層煤將作為主采煤層的情況下，由于采煤方法限制，礦井無(wú)法實(shí)現(xiàn)減員 提效、集中生產(chǎn)、提高產(chǎn)量降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下礦井缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。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)。斷層附近的頂板破碎，對(duì)回采有一定影響。 煤層賦存條件 (1)煤層賦存條件 工作面的整體構(gòu)造形態(tài)為單斜，但其間有發(fā)育小規(guī)模的向斜和背斜。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(gè)高峰在彈塑性交界處并向縱深發(fā)展逐漸下降至原始應(yīng)力值的曲線，各部位壓力與該處煤層的壓縮成正比。 本篇論文主要通過研究該煤礦薄煤層綜采技術(shù)，結(jié)合國(guó)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(shù) ， 解決工作面主要設(shè)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(hù)技術(shù)，對(duì)改善工作環(huán)境，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高薄煤層采出率，具有重要的指導(dǎo)意義。我國(guó)自行研制和仿制的采煤機(jī)有 10 多個(gè)機(jī)型，但相對(duì)比較落后，應(yīng)該積極研制開發(fā)強(qiáng)力、高效、高能、可靠的第三代采煤機(jī)。頂板為灰色到深灰色粉砂巖或粉細(xì)砂巖互層，穩(wěn)定性較差。例如，開采煤和瓦斯突出煤層時(shí)，薄煤層就是作為解放層被開采的。 國(guó)外開采同類煤層的綜采設(shè)備的類型和國(guó)內(nèi)相似，也大多采用滾筒采煤機(jī)和刨煤機(jī)，但由于其工作面設(shè)計(jì)合理，配套設(shè)備生產(chǎn)能力大，工作面年產(chǎn)量一般都超過200 萬(wàn) t，有些甚至超過了 300 萬(wàn) t。此時(shí)，由于煤層邊緣未遭破壞，覆蓋巖層保持了較高的接觸應(yīng)力，很難沿層面剪切滑移，這就決定了采場(chǎng)上覆巖梁間的離層不可能深入到煤壁前方。0 水平 )，第二水平（ 180m 水平），現(xiàn)已結(jié)束。該段煤層可采指數(shù)為 ，變異系數(shù) %，屬賦存較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄煤層。礦井第二次延深勘探對(duì)第 15 煤層進(jìn)行了煤塵爆炸試驗(yàn)，各煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)性。 ② 工作面推進(jìn)速度慢，工作面支護(hù)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(hù)量大。 ，斷層多地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。 ③ 綜采工作面防滅火技術(shù) 對(duì)于低瓦斯礦井，在確保人員呼吸、設(shè)備冷卻及創(chuàng)造較好生產(chǎn)環(huán)境的前提下，風(fēng)量計(jì)算中各參數(shù)取下限以減少工作面兩端風(fēng)壓差。 根據(jù)上述條件，采煤機(jī)可選用 MG132/300WB 型雙滾筒無(wú)鏈液壓牽引采煤機(jī)，其主要技術(shù)特征如下 表 。距西幫 3m， 沿傾斜方向每隔 1m 支設(shè) 1 棵戴帽單體液壓支柱 ， 支柱時(shí)穿鐵鞋。 錨索：?jiǎn)胃摻g線 ，長(zhǎng)度 6m，加長(zhǎng)錨固，采用 4 支 MSK2850 樹脂錨固劑。 錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度為與鉛垂線呈 30176。 。移架過程中應(yīng)使用好支架防倒防滑機(jī)構(gòu)，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(jī)。 ③ 選點(diǎn)測(cè)底板比壓時(shí)，沿工作面均勻布置 9 個(gè)點(diǎn)，計(jì)算時(shí)各測(cè)點(diǎn)值在基本頂一次周期來(lái)壓過后，進(jìn)行底板比壓測(cè)量。來(lái)壓時(shí)，工作面中部煤壁 有一定片幫，頂板上方偶爾傳來(lái)震頂聲響，三個(gè)觀測(cè)區(qū)的支架立柱壓力最大平均值達(dá)到了 ，最大達(dá)到了，活柱循環(huán)縮量達(dá) ，最大達(dá)到了 。工作面支架增阻量有 %的比例分布在 0～ 500kN 范圍，還有 %多的支架基本沒有增阻量。 由于平衡千斤頂?shù)膲毫ψ兓苌喜繃鷰r的運(yùn)動(dòng)與支架位態(tài)的影響，因此，平衡千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)在來(lái)壓期間與非來(lái)壓期間是不同的。下平巷兩幫平均移近量 ，最大移近量 89mm，平均移近速度 ，最大移近速度 。工作面上巷斷面為 ，長(zhǎng) 840m；下巷斷面 ，長(zhǎng) 840m；工作面切眼斷面 ， 長(zhǎng) 160m。 ⑦ 乳化液 噸煤消耗量 ， 單價(jià) (元 /kg)， 噸煤費(fèi)用 ： =(元 /t)。 綜采工作面直接成本 =++=(元 /t)。移第二、三架時(shí)應(yīng)先對(duì)第一架支架及下方叢柱進(jìn)行注液，以防傾倒。 ③ 采用單體液壓支柱阻止輸送機(jī)下滑。 (5)若頂板破碎必須及時(shí)移架支護(hù)頂板。 ② 綜采工作面 根據(jù)工作面勞動(dòng)組織安排 ， 考慮人員輪休 ， 綜采工作面按每天 90 人 ， 人均月工資福利費(fèi)用 1500 元計(jì)算 ， 則工作面噸煤工資費(fèi)用為 ： 15009012/378000=(元 /t)。 31503 東工作面平均長(zhǎng) 160m，按日完成 7 個(gè)生產(chǎn)循環(huán)，生產(chǎn)開機(jī)率為 60%，首采綜采工作面總裝機(jī)功率約為 1078kW，故其回采 電力費(fèi)用為： 0 .4 5 1 0 7 8 6 0 % 3 0 0 2 4 5 .5 437800? ? ? ? ?(元 /t) 材料成本 分析 工作面材料消耗包括坑木、火藥、雷管、塑編網(wǎng)、截齒、油脂和乳化油等。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 4 薄煤層綜采工作面效益分析 掘進(jìn)及回采成本 根據(jù)工作面配套設(shè)備型號(hào)，對(duì)工作面設(shè)備投資進(jìn)行初步估算，需設(shè)備總投資約 萬(wàn)元 。計(jì)算公式為： VaSaSiSaSb VaVbVi ????? )( () 式中 Sa， Sb—Si 兩側(cè)已知距離， m，其中 SbSa； Si—固定點(diǎn)至煤壁的距離，分別是 1 2 3 450m； Vi—所求固定點(diǎn)（ Si）處的下沉速度， mm/h； Va－ Vb—與 Sa 和 Sb 相對(duì)應(yīng)處的下沉速度， mm/h。 ③ 活柱隨支護(hù)阻力減小而下縮，此類型占 %。 支架的承載特征及適應(yīng)性分析 (1)支架的支護(hù)阻力頻率分布表 ， ， 及頻率分布直方圖 ， ， 。 初次來(lái)壓當(dāng)量 (Pe) 值由基本頂初次來(lái)壓步距 (Lf)， 直接頂充填系數(shù) (N)和煤層采高 (hm)按式確定。 ② 頂板離層 采用 LBY3 型頂板離層指示儀監(jiān)測(cè)頂板巖層錨固范圍內(nèi)外離層情況。 采煤工藝 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 采煤機(jī)采用斜切進(jìn)刀方式，雙向割煤，由上往下割煤，上行掃浮煤，液壓支架及時(shí)支護(hù)頂板。巷道斷面規(guī)格：梯形斷面，凈寬 ? 高 (下幫 )＝30002400mm2。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 采用樹脂加長(zhǎng)錨固，錨帶網(wǎng)支護(hù)。錨桿支護(hù)形式和規(guī)格 ： Φ202022 mm 等強(qiáng)度全螺紋鋼錨桿。平均傾斜寬 160m。 由于 XX 礦 的 綜采 首采 工作面已經(jīng)限定平均長(zhǎng)度 160m 左右，因此，只能按工作面的日最小循環(huán)數(shù)驗(yàn)證工作面長(zhǎng)度是否滿足要求。 ，操作空間小，不利于人員安全操作和躲避災(zāi)害。 ④ 促進(jìn)我礦 “雙高 ”礦井建設(shè)。最大控頂距 ，最小控頂距 ，見四回一， 見附圖 。) 落差 (m) 性 質(zhì) 影響程度 F1 65 335 60 正斷層 頂板破碎 F2 55 325 60 正斷層 頂板破碎 F3 80 350 60 1 正斷層 頂板破碎