浅埋厚煤层大采高综采工作面工艺方式选择及参数优化

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【摘 要】通过现场实测，对厚煤层综采工艺方式进行了改造和创新，优化了厚煤层综采工艺方式。实测结果表明，在厚煤层工作面采用单向割煤、端部斜切进刀方式，不但降低了工人的劳动强度，而且减少了循环作业时间，提高了生产进度和经济效益。

【关键词】厚煤层综采工作面；工艺方式；参数优化。

引言

神宁集团梅花井煤矿6-1煤层根据地质条件开采工艺性的综合评价结果，确定选用一次采全高综采工艺方式。厚煤层综采工作面欲取得较好的技术经济效果，除提高工作面装备水平外，还应重点加强工作面生产技术管理，选择合理的循环作业方式，确定采煤机合理的割煤速度，优化相关工艺参数，并采取有效的措施以保障工序合理匹配与协调运行，从而减少循环作业时间，提高工作面开机率和推进速度。

1 工作面工艺方式选择

厚煤层大采高综采工作面工艺方式的合理选择是根据工作面工序间的配合关系，以安全、快速、高效为评价，建立工作面生产过程的随机模拟；对工作面内各工序的不同作业方式及配合关系进行计算分析，提出工作面内各工序间的最佳和时空匹配关系及合理作业方式，减少工艺原因造成的采煤机停机及空行时间，并对循环作业方式及工艺参数进行优化。本课题以梅花井煤矿116101综采工作面为例，对厚煤层大采高综采工作面工艺方式及工艺参数进行优化选择。

1.1 工作面开采技术条件

神宁集团梅花井煤矿116101综采工作面埋深187m～79m，平均埋深133m，煤层厚度3.0m～5.7m， 平均厚度4.3m。煤层倾角13?～25?，平均倾角19 ?，f=1.8。直接顶为深灰色粉砂岩，平均厚度7.68m，f=2～6。老顶由浅灰白色细砂岩和浅灰白色的粗砂岩组成，平均厚度为20.7m。工作面倾斜长度310m，可采走向长度平均4045m，回采采用一次采全高采煤工艺，整个综采工作面为典型的浅埋厚煤层大采高综采工作面。

1.2 工作面实测

通过对116101厚煤层综采工作面工序数据的统计分析，确定出主要工序参数的分布规律。

1.2.1 实测统计

（1）采煤机运行速度

由于采煤机运行过程受各种因素和客观条件的影响，据大量的实测统计资料分析，采煤机运行过程是一个随机过程，其速度可用正态分布描述，具体数据见表2。

（2）支架移架速度

实测表明，支架的移架时间不是定值，也是随机变量，且服从正态分布，其对应的移架速度也服从正态分布。可用均值μ=3.70m/min，方差δ=0.54 m/min进行分析。

1.2.2 工序实测分析

由以上实测结果可知，从各工序作业参数平均值来说，各工序之间匹配较为合理，能保证日产12000t的要求，但由于方差值较大，应不断提高操作人员的熟练程度，减少方差（δ）值，增加平均值。

当日产量增加，采煤机速度加快后，则移架方式、进刀方式也应相应的调整，以保证工作面持续、稳定地生产。

2 工作面工艺参数的确定

工作面合理工艺参数的确定，是根据工作面所采用的循环作业方式，来计算和确定其它工艺参数的具体数值，预测工作面设计生产能力。

2.1 单向割煤

tL= （L-L1） （1/Vc+ 1/Vk） + t1 （1）

式中：L—工作面长度，m；可取310m；L1—工作面采煤机上端头斜切进刀长度，可取50m；Vc—采煤机割煤时牵引速度， 5.8m/min；Vk—采煤机反向空牵引或清理浮煤时的牵引速度，15m/min；t1—采煤机反向操作及进刀所需时间，30min。

由式（1）得：tL =92min

2.2 每日循环数

N=60（2 T1- T2）K/ tL （2）

式中：T1—每天检修时间，可取8h；T2—生产准备时间，可取0.5h；K—开机率，可取80%。

由上式得：N = 9

2.3 工作面日产量

Qr=NLMBrC （3）

式中：M—采高，m；B—循环进尺，可取0.865m；r —煤的容重，可取1.42t/m3；C—工作面采出率，可取 93%；

由上式得：Mmax= 4.4m， Qrmax= 14021t；

Mmin= 4.0m， Qrmin= 12746t；

M平均= 4.2m，Qr平均= 13383t。

2.4 现场实际效果

通过优化回采工艺参数，加强现场管理，措施得力，职工在较短的时间内掌握了机组的使用和操作技能，工作面生产较快地进入了正规循环；该工作面由安装单位移交综采一队生产后，最高月产413000吨，平均月产在350000吨，达到了设计的目标。

3 结论

经优化和现场实测，最终将梅花井煤矿厚煤层综采工作面循环作业方式确定为：单向割煤、上端头斜切进刀方式。不但降低了工人的劳动强度，而且减少了循环作业时间，提高了生产进度和效益。

参考文献：

[1]屠世浩，张东升.综采工作面采煤机作业方式的选择[J].东北煤炭技术，1995（5）.

[2]张东升，张先尘，屠世浩.采工艺模式选择专家系统的设计与实现[J].中国矿业大学学报，1996（6）.

[3]张东升.矿井高产高效模式及开采新技术[M].徐州：中国矿业大学，2003.

[4]屠世浩.长壁工作面综采工艺的研究[D].徐州：中国矿业大学，1 997.

作者简介：

马帅（1986.7—）、男、助理工程师、大学本科、现任神华宁夏煤业集团梅花井煤矿综掘一队副队长。