提升综采产量中现代化采矿工艺的应用

摘要：提出了一种新的采矿工艺技术，通过合理地调整综采作业工艺，实现了对井下采矿效率的提高，根据分析表明采用新的综采作业工序后，煤炭生产效率可提升43%左右，极大地提升了煤矿井下综采作业的效率和经济性，具有较大的应用推广价值。

关键词：采矿工艺；机械化；综采技术

煤炭作为国民经济发展的基础性能源资源，对推进科技和社会的发展具有十分重要的作用。随着市场竞争的加剧和人力成本的不断提升，各煤炭生产企业不断的采用新的工艺技术方案和设备来提升综采作业的自动化水平和综采效率，特别是以采煤机为代表的大型自动综采作业设备的不断投入使用，井下的综采作业效率飞速提高，单矿的年产量甚至达到了1200万t/a，基本达到了目前机械化综采水平的上限[1]。为进一步提升井下综采作业效率，提升煤矿生产的经济性，本文在对影响井下综采作业效率的因素进行分析的基础上提出了新的煤矿井下综采工艺，根据分析表明采用新的综采作业工序后，煤炭生产效率可提升45%以上。

1煤矿井下综采效率提升影响因素分析

经过对井下综采作业过程中影响煤炭产量因素的分析，综采作业过程中煤炭的产量可表示为[2]：式中：Q为煤炭产量，t/d；l为综采面长度，m；B为截割滚筒截齿的截深，m；M为综采面的煤层的平均厚度，m；γ为煤层内煤炭的容重，kN/m3；K为综采面煤炭的出采率；n为采煤机的每天进刀的数量。由式（1）可知，在综采作业过程中，煤炭的日产量取决于多种因素，因煤层平均厚度、采煤机的截深、煤炭的容重、煤炭的出采率均为定值，无法调整，因此只能从拓展综采面的长度和采煤机每天的进刀数量两个方面研究提升煤矿井下综采效率的途径。由于提升采煤机的每天的进刀数量主要取决于采煤机煤炭的截割转速，目前采煤机综采作业过程中的最大截割速度已经达到10m/min，已经无法进一步提升综采作业的速度，因此在对各影响因素进行充分分析的基础上，提出了采用对拉工作面布置回采和综采面双机回采的技术方案。

2对拉工作面布置回采工艺

煤矿井下综采面的对拉工作面布置回采工艺，实质上是将并行的三组综采巷道，设置成两个回采工作面，将这两个回采工作面共用一个运输巷，同时在综采作业过程中使两个综采面的综采进度保持一定的间隔，综采时两个综采面保持相同的综采进度。煤矿井下对拉工作面布置回采结构如图1所示[3]。由于对拉工作面的井下巷道围岩活动范围大、承压范围广，因此在综采作业过程中极易出现冒顶和坍塌事故，对井下的支护作业和防止冒顶的防护提出了更高的要求。因此针对对拉工作面的特殊情况，采用二级护帮液压支架，采煤机截割作业后第一时间进行移架并打开护帮板，同时需要将第一级的护帮板向上折起，进行临时支护，降低端面的距离，将二级护帮板支撑到侧边的煤壁上，直到采煤机通过后再进行收起。该综采工艺主要适合于煤层倾角较小、煤层赋存条件较为稳定的区域，而且要求在运输巷内所配备的各类转运设备的运量能够满足两个综采面同时回采作业的需求，以典型的6m采高工作面为对象，假设采煤机的截割深度为800mm，每年按照330d的工作日、工作面的煤炭的出材率为95%来计算，采用对拉工作面布置，日进刀量最多为16，煤炭的容重为13.5kg/m3，因此年最大产量为1950万t，比优化前提升62.5%，能够显著提升井下综采作业的经济性。

3综采面双机回采工艺

目前我国煤矿井下综采作业过程中大采高综采面的综采长度为360m，最长的倾斜综采面的长度约为440m左右，过短的综采面导致在综采作业过程中需要频繁的设备转运、降低综采面的综采效率，因此为了提升井下回采效率，可采用双机回采工艺，提升相同时间内的割煤量。在采用双机回采工艺过程中，2台采煤机的双向和半截深割煤存在中部进刀时割三角煤的问题，不但影响综采作业时的出采率而且而且容易导致中部槽的折断，影响综采作业的安全性。为了避免双机回采的不足，提出了单向截割综采技术，其工艺流程为采煤机M1首先进行浮煤的清扫作业，然后进行拉架、推动刮板输送机运行，反向割煤作业。然后采煤机M2则开始进行割煤、反向清理浮煤、推移刮板输送机等，采煤机双机回采单向截割综采技术流程如图2所示[4]。双机回采单向截割综采技术虽然综采效率较高，但也存在着供水、供电及电液控制系统复杂的问题，但通过对井下作业面的优化，完全能够克服。同样以典型的6m采高工作面为对象，假设采煤机的截割深度为800mm，每年按照330d的工作日、工作面的煤炭的出材率为95%来计算，采用对拉工作面布置，日进刀量最多为16，煤炭的容重为13.5kg/m3，因此年最大产量为1740万t，比优化前提升45%。综合评估该技术方案的优点大于缺点，具有较强的应用价值。

4结论

针对煤矿井下综采作业过程中综采效率无法进一步提高的现状，本文在对影响井下综采作业效率的因素进行分析的基础上提出了采用对拉工作面布置回采和综采面双机回采的技术方案。1）对拉工作面布置回采工艺，实质上是将并行的三组综采巷道，设置成两个回采工作面，将这两个回采工作面共用一个运输巷，综采作业效率能提升62.5%以上。2）采煤机双机回采单向截割综采技术工艺流程简单，综采效率可比目前提升45%以上，能够极大的提升煤矿井下的综采作业效率。

参考文献

[1]王金华.特厚硬煤层综采技术应用现状及发展趋势[J].煤炭科学技术，2014，42（1）：1-4．

[2]王金华.中国煤矿智能开采科技创新与发展[J].煤炭科学技术，2014，42（9）：1-6．

[3]王祥秋，杨林德，高文华.软弱围岩蠕变损伤机理及合理支护时间的反演分析[J].岩石力学与工程学报，2004，23（5）：793-796.

[4]张书敬.浅埋煤层大采高工作面覆岩结构分析及支护设计[J].煤炭科学技术，2010，38（10）：20-23．

作者：范宝亮 单位：山西乡宁焦煤集团台头前湾煤业有限公司