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中厚煤层机械化采煤工艺研究

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  摘 要:在中厚煤层机械化采煤中,相较于传统采煤工艺而言,作业效率更高,人工劳动强度和危险性下降,可以带来更大的经济效益。本文就中厚煤层机械化采煤工艺展开分析,把握技术要点,就其中的问题突出合理措施予以改进,为后续中厚煤层机械化采煤提供支持。
  关键词:中厚煤层;机械化采煤;采煤工艺;分层综采
  采煤行业在长期发展中,逐渐进入到深井作业阶段,作业难度大大提升,对于采煤工艺创新发展提出了更高的要求。中厚煤层是我国煤矿主要煤层,在中厚煤层机械化开采中,可以大大提升煤矿开采效率,为采矿安全提供坚实保障。更为重要的是,推行中厚煤层机械化采煤工艺,有助于降低人力、物力和财力资源,促使中厚煤层机械化采煤活动高效展开,维护采煤安全,带来更大的经济效益。通过中厚煤层机械化采煤工艺应用分析,改进其中的不足,积累机械化采煤经验,推动采煤行业更高层次发展。
  1 中厚煤层开采现状
  我国是一个地域广阔的国家,不同地区地质条件较为复杂,煤炭分布均匀,而中厚煤层作为其中重要组成部分,加强中厚煤层开采,有助于提升煤炭资源开采量,可以带来更大的经济效益。中厚煤层煤炭储量丰富,但是机械化采煤水平不高,严重影响到采矿开采效率,迫切的需要推动采煤技术创新和完善。未来采煤技术不断发展下,中厚煤层采煤机械化水平随之提升,增加煤炭产量同时,为我国煤炭产业健康持续发展提供持久动力[1]。
  2 中厚煤层常见的机械化采煤工艺
  2.1 分层综采
  此种采煤工艺应用较为广泛,适合厚度较大的煤层,各层独立开采。以某煤矿的槽煤层为例,厚度为6.2m,推行分层开采模式。进入煤层后,煤层顶区沿煤层顶板上下顺槽和工作面切眼施工,建立作业面通风系统,适合采用长臂式采煤工艺回采。在这个过程中,工作面内底板位置设置顶网,顶网铺设后进行下一分层开采。顶网托住定去冒落矸石,便于下分层开采顶板管理工作展开。铺设顶网是用于维护顶板结构稳定,通常在上层铺设的顶网不会取出,有助于规避再生顶板结构稳定性带来不良影响。顶区开采后,上下顺槽和作业面切眼重复施工,然后进行中区开采活动。按照水平方向将急倾斜厚煤层划分为多个分层,按照自上而下顺序进行开采。不同分层可以单独设置分层平巷和回采工作面,其中采取巷道形式包括双翼式和单翼,隔断高度在15cm~30cm,按照煤层走向逐步开采[2]。
  如果煤層水平厚度在8m以下,可以分层底板掘出分层平巷用于开采通道,煤层厚度在5m以上,顶板部位和底板部位掘进分层平巷,将两者距离控制在15cm~18cm范围内,中间煤门贯通。在这个过程中,回采期间与分层工作面保持通畅,溜煤眼个数大概两三个,分层工作面上下距离15cm~30cm,如果距离过长,可以采用刮板输送机进行作业。
  2.2 综放开采
  综放开采中,沿着煤层底部设计常闭工作面,高度在2m~3m范围内。如果是采用常规回采方式,人工松动或是矿山压力效应作用下,支架上方顶煤层破碎为散体,支架上部放出。最后,使用刮板输送机运出工作面。对于中厚煤层开采活动而言,综放开采技术可以降低资源损耗,对开采环节进一步优化和完善,降低开采成本同时,维护开采环节安全性,创造更大的经济效益。但是,开采期间不可避免出现一系列缺陷,表现为瓦斯涌出量大、煤尘超标和煤炭回收难度大等问题,尤其是瓦斯泄漏可能产生爆炸事故,威胁到人员生命安全。所以,要求煤矿企业结合实际情况编制合理的瓦斯治理防控方案,避免瓦斯爆炸威胁到人员生命安全。
  2.3 大采高综采模式
  大采高综采模式在中厚煤层机械化采煤中,此种方法优势较高,伴随着采煤机械化水平不断提升下,采矿设备随之创新和完善。当前我国自主研发项目较为多样,与全球水平相差甚远,如电液控制强烈液压支架、重型刮板输送机和大功率电牵引采煤机等。根据中厚煤层采煤需要采用此类机械设备,生产力大概在1600t/h左右,适合一些环境复杂的煤层。通常情况下,综采工作面的产量较高,每年可以达到300万t/年,带来可观的经济效益。
  当前我国在采煤工艺研发中资金投入力度不断增加,自行研发的新一代大采高综采装备相较于国际水平而言,主要技术参数差异不明显,引入此类设备产量可以达到300万t/年。我国的综采设备制造水平不断提升,已经取得了较为可观的成果,但是受到制造水平、设计水平和高强度优质材料供应不足等因素影响,我国的大采高综采设备尚无法全面应用,难以满足中厚煤层机械化采煤需要。国产自主研发的综采设备水平不高,技术性能、开采效率和使用寿命还存在很大不足,有待进一步改进和完善。
  通过对比不同的采煤技术,大采高综采模式相较于分层综采技术具有更强的生产能力,巷道布设简单,工序简化,采出率较高,后期巷道掘进量和维护量较小,降低生产成本的同时,在采煤作业中更加广泛应用。较之综放开采技术而言,大采高综采模式采出率较高,可以减少采矿中产生的煤尘,降低含矸率,破坏范围超出其他采矿技术。与此同时,大采高综采模式支护强度高,工作面动载系数偏低,支架围岩的静载力过于集中,加剧面煤壁片帮问题出现。由于片帮和煤矿冒顶之间联动特性,开采需要大量投入大量时间维护支架围岩稳定性,在一定程度上影响到支架结构稳定性。
  3 中厚煤层机械化采煤工艺的优化措施
  3.1 树立灵活开采观念
  在中厚煤层机械化采煤中,为了提升采煤效率,首要一点是树立灵活开采观念,结合煤矿实际情况,灵活选用不同采煤方式。但是,很多矿工和管理人员盲目认为传统采煤方式最为科学合理,开采理念陈旧,实际工作中不会变通,导致回采率和生产率下降,不仅消耗大量的时间和精力,还会威胁到作业人员生命财产安全。故此,采煤期间应灵活变通,打破传统的工作理念束缚,高效展开开采活动,提升煤炭企业的经营效益。
  3.2 推动技术升级改造
  为了满足不断增长的中厚煤层机械化开采需要,应该适当增加资金投入力度,不断推动机械化技术升级改造。相较于国外机械化采煤技术还存在很大差距,过分关注出采率和回采率,忽视对生态环境保护,岩层结构破坏问题较为严重,未能将安全保护措施落实到实处。煤矿开采持续深化,生态环境急剧恶化,地质条件逐渐恶化,可能导致地面塌陷,威胁到人们的生命财产安全。这就需要持续推动机械化采煤技术升级改造,依托于先进采煤技术来全方位维护煤矿生产安全。
  3.3 制定合理安全防护措施
  中厚煤层机械化采煤中,为了保证作业安全,应该寻求合理的现代化采煤技术和工艺,在采煤技术改造同时,制定合理的安全防护措施。采煤企业应该营造安全作业环境,提升采煤机械化水平,降低人工劳动强度,培养员工的安全意识和突发事故应对能力,确保采煤生产活动安全有序进行。
  4 结论
  综上所述,中厚煤层是煤炭开采中的重要组成部分,推行机械化采煤工艺,有助于营造安全的作业环境,并持续增加资金投入力度来研发新设备和新技术,降低人工劳动强度同时,提升开采效率,维护人员生命财产安全。
  参考文献:
  [1]郑斐.综合机械化采煤技术装备在我国的发展现状与趋势分析[J].科技风,2017,10(14):185.
  [2]高维智,张学亮,樊运策.急倾斜厚煤层水平分段沿空留巷机械化采煤方法研究[J].煤炭技术,2017,36(02):73-75.
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