薄煤层综采在“三软”不稳定煤层中应用.docVIP

薄煤层综采在“三软”不稳定煤层中应用 　　摘要： 薄煤层综采在我国应用较为广泛，但如何解决薄煤层综采在“三软”不稳定煤层中的应用是个技术性难题。本文以郑州矿区赵家寨矿为例，解决了我国薄煤层综采面设备不合理化配套的现状，其技术成果处于国内领先进水平。 　　 　　关键词：薄煤层综采，“三软”不稳定煤层，设备选型 　　中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号： 　　一、概况 　　我国薄煤层煤炭资源丰富且分布广泛，可采储量约为61.5亿吨，占总可采储量的20%左右，但是由于开采技术难度大，国内大部分薄煤层工作面仍沿用打眼、放炮等原始的采煤方法，效率低下，同时存在严重的安全隐患。在过去多年里，多数矿井弃薄采厚，造成了数以亿吨计的薄煤层资源损失，国内有的矿井已面临资源枯竭（除薄煤层外）、无煤可采的地步。特别是对于 “三软”煤层，薄煤层综采应用难度较大。 　　郑州矿区煤层也属于典型的华北型“三软”不稳定煤层。赵家寨煤矿位于河南省新郑市西侧，本区地层区划属华北地层区华北平原地层分区之嵩箕小区。本矿井为低瓦斯矿井，井田内地层均被新生界地层覆盖，由老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系，井田可采煤层共有4层，其中山西组中部的二3煤与山西组下部的二1煤层为先期开采煤层，两可采煤层特征见表1。 　　 　　表1煤 层 特 征 表 　　 　　 　　 　　 　　二3煤层赋存山西组中部 ，与下部的二1煤层间距20m左右。上距砂锅窑砂岩（Ss）22.59-73.88m，平均46.35m，下距L8灰岩25.00-37.00m，平均31.62m。煤层厚度0-6.98m,90%以上区域厚度1.0~2.0m，平均1.37m，层位稳定，大部分可采，可采率73.7%，但厚度变化较大，发育多处无煤带，本矿区内东北部尖灭，不稳定系数为5.09，属不稳定煤层。 　　设计首采31106薄煤层工作面围岩条件复杂，有走向起伏，煤层为黑色粉状及片状半亮型，煤质为痩贫无烟煤，局部含夹矸矿区大部分可采。煤层平均厚度约1.37m，直接顶为泥岩、砂质泥岩，厚度0-9.0m，平均2.0m；老顶为香炭砂岩，平均厚度6.31m；伪顶为炭质泥岩，发育不稳定。直接底由平均2.0m厚的泥岩、砂质泥岩组成，老底由平均11.66m厚的大占砂岩组成；伪底为炭质泥岩，发育极不稳定。 　　首采区二3煤层柱状图见图1。 　　 　　 　　图1首采区二3煤层柱状图 　　 　　二、设备选型 　　根据赵家寨煤矿31106综采工作面的地质条件，借鉴其他矿区薄煤层综采设备选型经验，对薄煤层综采主要设备进行了选型。 　　1、采煤机 　　（1）采煤机应具有的生产能力 　　采煤机应具有的最小生产能力由下式计算： 　　Qh=Qy×f/[D×（N-M）×t×K] 　　式中： 　　Qh——工作面设备所需最小生产能力，t/h； 　　Qy——要求的工作面年产量，按0.6×106t/a选取 ； 　　D——年生产天数， 按330d计算； 　　f——能力富裕系数，1.4； 　　N——日作业班数，4班； 　　M——每日检修班数，1班； 　　t——每班工作时数，6h； 　　K——开机率， 0.6。 　　则Qh =0.6×106×1.4/[330×（4-1）×6×0.6]=236t/h 　　（2）采煤机装机功率 　　装机功率包括截割电动机、牵引电动机、破碎电动机、液压泵电动机、机载增压喷雾泵电动机等电动机功率总和。装机功率由下式估算： 　　P＝Q×Hw＝236×0.7＝166kW 　　式中：P——装机功率，kW； 　　Q——采煤机生产率，236t/h； 　　Hw——比能耗，一般0.6～0.7，取0.7。 　　（3）确定滚筒直径 　　滚筒直径一般按最大采高的0.6倍考虑，滚筒直径取1.1m。 　　根据二3煤层赋存情况，经比较，选用国产MG160/360-BWD型无链电牵引采煤机。 　　采煤机技术参数见表2。 　　 　　 　　表2采 煤 机 技 术 参 数 表 　　 　　 　　 　　 　　2、刮板输送机、转载机及破碎机 　　配套的刮板选用SGZ630/220型刮板输送机、SZZ730/160转载机及PLM110破碎机。主要技术特征见表3。 　　刮板输送机、转载机及破碎机主要技术特征 　　表3 　　 　　 　　 　　 　　3、液压支架 　　（1）支架高度确定 　　二3煤层大部分区域厚度1.0～2.0m，平均厚度1.37m，综合考虑资源回收率、通风断面、操作行人空间、设备投资经济性等因素，确定支架采高范围为0.8~1.9m。 　　（2）支架选取 　　二3煤层顶底板均为砂质泥岩，煤层硬度松软，