含夹矸薄煤层条件下安全高效矿井建设的关键技术和途径.pdf

60 煤炭开采新理论与新技术 含夹矸薄煤层条件下安全高效矿井建设的关键技术和途径 李培新 魏 国 (兖矿集团北宿煤矿 山东邹城273516) 摘要采用“一铲两挡”的新工艺，实现了合夹矸薄煤层高产高效矿井。“铲”就是把爆落在运输机 和煤壁之问的煤铲装入运输机内拉走，“两挡”就是两块挡煤板组合在一起，通过调整重合部分的大小来适 应采高的变化，实现全封闭挡煤。采煤工作面媒体爆破后，一部分煤在爆破力的抛掷下冲向刮板运输机老 塘侧。在刮板运输机老塘侧设置挡煤板后，煤被挡煤板挡住进入运输机内被运输机拉走，实现了铲装一体 化。 关键词 薄煤层 一铲两挡 高产高效 兖矿集团北宿煤矿是全国非常有代表性的薄煤层现代化矿井，它不仅煤层薄(o．9m)， 而且煤层内富含坚硬的硫化铁结核(普氏系数高达11)，正是由于这种坚硬的硫化铁结核， 使得割煤机、刨煤机等现代化机械和新工艺无能为力。所以，几十年来我矿也同全国其他矿 井一样，一直采用打眼、装药、爆破、人工装煤的落后工序。人工劳动强度大，安全可靠性差， 效率低，成本高，产量低。这与兖矿集团的现代化矿井是极不相称的。随着对采煤工作面各 道工序认识的深化，我们总结出：在不改变爆破落煤工序的前提下，利用关键技术，探索有效 途径，优化工序，同样可以建设含夹矸薄煤层高产高效矿井。 一、主要工序的创新构想 我们知道，薄煤层炮采工作面最不安全、最繁重的体力劳动就是装煤，它占全部工作量 的65％以上，并且分布在运输机的前面和后面，条件相差巨大，很难用一种有效的技术来改 进“铣”装煤这种原始的作业方法。按照位置的不同，可将煤分为溜前煤和溜后煤，这样就给 我们提供了解决问题的思路：根据两部分煤的不同特点，采取不同的关键技术，即溜前煤用 “铲”的方法解决，溜后煤用“挡”的方法解决。所谓“铲”就是铲装煤，把爆落在运输机和煤壁 之间的煤铲装入运输机内拉走，可以通过安装在溜子前沿的铲煤板来实现，在老塘侧千斤顶 推力的推动下把煤铲进运输机内，实现铲装煤的目的；所谓“两挡”就是两块挡煤板巧妙组合 在一起，通过调整重合部分的大小来适应采高的变化，实现全封闭挡煤。采煤工作面煤体爆 破后，一部分煤在爆破力的抛掷下冲向刮板运输机老塘侧，在刮板运输机老塘侧设置挡煤板 后，煤被挡煤板挡住进入运输机内被运输机拉走，从而实现铲装一体化。溜前铲装示意图如 图1所示。 二、铲煤板的设计 铲煤板实质就是安装在溜槽帮上的一个楔子，靠推力将铲板铲入煤体，在后部推力的推 动下溜槽和铲煤板前移，煤沿铲煤板向溜槽内滑动，在煤堆自然安息角的作用下落入运输机 开采理论与工艺技术 61 图1溜前铲装示意图 槽内，由运输机拉走。 因此对铲煤板的基本要求是： (1)铲入角要小，目的是减少铲入煤体阻力。铲煤板示意图如图2所示。 ‘ 广A l ^一一 图2铲煤板示意图 (2)煤体对铲煤板产生的阻力的合力在溜槽帮高度中心线以上，目的是平衡后部推力 产生的以铲煤板前端为支点向上的力矩。 (3)实践证明，高度中心线以下选30。角，中心线以上选45。角，中间用圆弧过渡，这样溜 子前移时，能保证煤沿铲煤板进入溜槽，实现顺利铲煤。 三、挡煤板的设计 挡煤板的材质非常关键。因它的作用是阻挡抛向控顶区和老塘的落煤，使其就地落在 运输机上，挡煤板瞬间承受的爆破冲击力相当大，所以对挡煤板要求非常高：既要有它的可 塑性，起到缓冲作用，又要坚固耐用，起到最佳的挡煤效果，同时还要便于操作。经反复试 m× 验，高分子聚乙烯材料具备这种性能。经过理论计算和现场测试，确定挡煤板为1．5 0．4m×0．03 m，为减少挡煤板在爆破落煤时所受的爆破冲击力，在挡煤板上布置若干分布 有序的卸力孔(一30mm)