唐公沟矿中厚偏薄煤层刨煤机开采技术研究.pdf

表 1各个单因素对煤层可刨性影响的权重 kn 影响因素权重 kn影响因素权重 kn 煤层硬度 煤层厚度 节理裂隙 煤层结构 煤层倾角 0.183 5 0.068 5 0.084 2 0.149 4 0.097 3 煤层底板 直接顶 老顶 地质构造 其它因素 0.102 4 0.095 3 0.044 8 0.122 1 0.052 5 收稿日期2011-02-24;修订日期2011-08-20 基金项目 国家自然科学基金 （50874104 ） ； 江苏省高校科研成果产业化推进项目 （JH07-023 ） 作者简介吴锐 （1987- ） ， 男， 江西兴国人， 在读博士研究生， 研究方向 采矿工程， E-mail wuruicumt。 0引言 随着中厚煤层的大量开采， 中厚偏薄煤层和薄煤 层的开采受到极大关注。 中厚偏薄煤层和薄煤层的采 煤设备主要有刨煤机、 滚筒采煤机、 钻采设备等]。 神东矿区榆家梁煤矿 44305 工作面煤层厚度为 1.5～2.0 m， 使用滚筒采煤机自动化割煤工艺。 2008 年 7 月 10 日开始试生产， 78 月份对自动化系统进行 试验和优化， 从 9 月份开始采用记忆割煤加远程干预 方式正式生产， 10 月份达到月产 30 万 t 水平， 工作面 平均日产 9 310 t， 最高日产 9 730 t[1-1]。 神东矿区唐公沟煤矿 4-2 上煤层煤厚 0.853.65 m， 平均可采厚度 1.7 m。 通过地质条件及赋存条件的 对比，榆家梁煤矿 44305 工作面所使用的滚筒采煤 机自动化割煤工艺适用于 4-2 上煤层，但是滚筒采煤 机自动化割煤工艺毕竟还处于试验阶段， 工艺和技术 还不是很成熟， 设备投入资金较刨煤机开采工艺多很 多。 因此， 研究 4-2 上煤层是否适合刨煤机开采还是很 有价值的。 1中厚偏薄煤层刨煤机可刨性分析 1.1刨煤机采煤影响因素分析 影响刨煤机采煤的主要因素是煤层硬度、厚度、 节理发育、 结构、 倾角、 底板、 直接顶、 老顶、 地质构造 和其它因素， 采用 “权重” 来决定单因素的重要性。 各 个单因素的权重由专家打分， 赋值结果如表 1 所示[3]。 通过各个单因素无量纲化处理以后， 采用加权求 和的方法获得最终的综合量化值， 最后确定煤层使用 刨煤机采煤的可行性程度。 因此， 煤层可刨性综合指 标∑I 为各个单因素对煤层可刨性指标与其权重乘 积之和， 即 ∑I 10 n1 ∑knIn 为了便于进行定量的综合评价分类， 运用常规的 评价方法， 将煤层可刨性分等级赋予指标进行量化处 理。方法是应用 10 分制来表示可刨性程度与相对应 的分类等级，以 0 分表示极难刨， 10 分表示极易刨， 从 0 到 10 分表示煤层可刨性程度。各等级的指标分 值见表 2[3]。 唐公沟矿中厚偏薄煤层刨煤机开采技术研究 吴锐 1,2, 徐金海1,2，李 冲 1,2,3，满在山1,2 （ 1. 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221008；2. 中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221008；3. 江西工业工程职业技术学院 采矿与建筑工程系，江西 萍乡 337055 ） 摘要对神东煤炭公司唐公沟煤矿 4-2 上煤层的地质条件进行分析， 针对各个影响因素， 采用加权求和的方法获得 可刨性的综合量化值。 得出结论 4-2 上煤层属于易刨型煤层， 适合刨煤机开采。 进一步对 4-2 上煤层进行开采技术选 择， 设计出刨煤机开采的配套设备， 对现场有较高的参考价值。 关键词神东矿区；中厚偏薄煤层；刨煤机开采；可刨性 中图分类号TD823文献标识码A文章编号1008-8725 （2012 ） 01-0079-02 Study on Mining Technology for Plow Mining in Medium Thick and Thin Seams in Tanggonggou Mine WU Rui1,2, XU Jin-hai1,2, LI Chong1,2,3, MAN Zai-shan1,2 （1. State Key Laboratory for Coal Resources and Safe Exploitation, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China; 2. School of Mine Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China; 3. Department of Mining and Construction, Jiangxi Vocational and Technical School of Industrial Engineering, Pingxiang 337055, China） AbstractBy analyzing the geological conditions of upper 4-2 coal seam in Tanggonggou Mine, Shendong Coal Company, we get the final composite quantified value by weighted summation from all kinds of influence factors. The results show that upper 4-2 coal seam can be easily plowed ,which is suitable for plow mining. Further we choose the mining technology of upper 4- 2 coal seam, design appropriate equipments for plow mining which have a high reference value on field. Key wordsShendong mining zone; medium thick and thin seam; plow mining; plow ability 第 31 卷第 1 期 2012 年1 期 煤炭技术 Coal Technology Vol.31,No.1 January,2012 煤炭技术第 30 卷80 表 3唐公沟矿 4-2上煤层刨煤机工作面设备选型 序 号 设备名称设备型号技术参数 1 2 3 4 5 6 7 8 刨煤机 输送机 转载机 破碎机 液压支架 端头支架 乳化液泵站 喷雾泵 GH9-38Ve/5.7 PRT-GH-PF3/822 SZZ800/315 PCM-160 ZY5200/08/18D ZY6200/18/32 BRW400/31.5 WPB 滑行刨煤机，刨体长度 2554mm， 高 度800 1675mm，额 定 生 产 能 力 900t/h，运行速度，高速 1.76m/s， 低速 0.88m/s， 电机 功率 2400kW 端卸式输送机， 兼做刨头运 行轨道， 可弯曲度， 水平 5， 垂 直 6 ， 电 机 功 率 2 400kW， 双速， 水冷 中双链桥式转载机， 输送能 力 1200t/h，电机功率 315/ 160kW 锤式破碎机，破碎能力 2000t/h， 电机功率 160kW 支撑高度 0.81.8m， 推移步 距 750mm， 初撑力 3880kN， 工作阻力 5200kN，控制方 式为电液控制 支撑高度 1.83.2m， 推移步 距 750mm， 初撑力 5232kN， 工作阻力 6200kN，控制方 式为电液控制和手动控制 公称压力 31.5MPa 三 柱 塞 泵 ， 公 称 压 力 2.5MPa 对于薄煤层开采在新上刨煤机采煤之前， 应全面 考虑各种单因素对刨煤机采煤的影响。 首先依据薄煤 层开采的地质条件， 计算各个单因素对煤层可刨性指 标的影响， 得出 In值； 然后考虑各个单因素的权重， 计算出煤层可刨性综合指标∑I； 最后按照∑I 值较直 接地预测刨煤机使用效果。 该方法简单易行， 可操作 性强， 具有广泛的应用价值。 1.2唐公沟矿刨煤机可刨性分析 1.2.1唐公沟煤矿 4-2 上煤层采矿条件概况 唐公沟矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜 区西北部， 隶属于神东煤炭公司， 矿区内 3-2, 4-2 上, 5- 1, 5-2煤层为全区可采的较稳定煤层。其中的 4-2 上煤 层位于延安组第一岩段顶部， 为全区可采的中厚偏薄 煤层， 煤厚 0.853.65 m， 平均可采厚度 1.7 m。 倾角 1 3， 断层、 节理及褶皱不发育， 不含夹矸， 亦无岩浆岩 侵入， 地质构造简单。 4-2 上煤层煤的普氏系数 f 为 13， 平均值为 2， 煤 层顶底板整体比较平缓， 起伏不大， 而且顶底板皆以 粉砂岩为主， 部分地段为中砂岩， 比较坚硬， 老顶周期 来压步距为 4 m 左右。唐公沟矿属于低瓦斯矿井， 并 且通风系统良好， 涌水量小而无自然发火倾向。 1.2.2唐公沟煤矿 4-2 上煤层可刨性分析 顶板条件对煤层可刨性的影响， 主要是指直接顶 和老顶的压力在回采过程中的显现程度。 直接顶的强 度指数 D 为 D10RC C1 C21010.500.90.5451.03 MPa 式中RC直接顶岩石单向抗压强度， 14.50 MPa； C1节理裂隙影响系数， 0.9； C2分层厚度影响系数， 0.54。 依据上述地质条件，可以计算出唐公沟煤矿 4-2 上煤层可刨性综合指标为 I 10 n1 ∑knInk1I1k2I2k3I3k4I4k5I5k6I6k7I7k8I8k9I9 k10I10k110-2.4fk228.67-13.33hk39Kj/101k410- 20h′/hk510-0.4ak610-1.2rk73.797 6e0.009 2Dk85 k910k1010-Q0.183 510-2.420.068 528.67- 13.331.70.084 290/1010.149 410-200/1.7 0.097 310-0.410.102 410-1.210.095 3 3.797 6e0.009251.030.044 850.122 1100.052 510-1 7.28 因此，可刨性分析的结果是 4-2 上煤层属于易刨 型， 适合使用刨煤机开采。 2唐公沟矿开采技术选择 参照国内外薄煤层开采的先进实践经验， 在其它 条件相同的情况下， 煤层厚度对采煤方法的选择有重 要的影响。 在国内先进刨煤机工作面中， 铁法小青矿 煤厚 1.1～1.7 m， 平均 1.5 m； 铁法晓南矿， 平均煤厚 1.7 m； 西山马兰矿煤厚 1.2～1.4 m， 平均 1.25 m； 大同晋华 宫矿煤厚 1.12～1.5 m， 平均 1.3 m； 晋城凤凰山矿煤厚 0.8～1.7 m， 平均 1.5 m。 由钻孔数据可知， 4-2 上煤的煤层厚度在井田范围 内从南向北逐渐递增， 南部均为 1.6 m 以下， 而北部 为 1.9 m 以上， 中间过渡区域煤厚在 1.61.9 m 之间。 对于 4-2 上煤层， 在井田中部以及南部 1.7 m 以下 煤层选择刨煤机方式开采更合适。 而由于滚筒采煤机 自动化割煤工艺对煤厚的适应性较强，在井田北部 1.7 m 以上的煤层使用滚筒采煤机进行开采更合适。 但是考虑滚筒采煤机自动化割煤工艺设备投资大、 技 术不是很成熟，笔者认为 4-2 上煤层应选择刨煤机开 采。 3唐公沟矿刨煤机开采设备选型 根据目前国内外刨煤机开采的成功经验， 结合唐 公沟矿 4-2 上煤层的地质条件，进行刨煤机工作面设 备选型 （如表 3 所示 ） 。 4结论 煤层可刨性是衡量刨煤机能否有效适应煤层的 一个重要指标， 是影响刨煤机能否高效开采的一个重 要因素。影响刨煤机采煤的主要因素是煤层硬度、 厚 度、 节理发育、 结构、 倾角、 底板、 直接顶、 老顶、 地质构 造和其它因素。 唐公沟矿 4-2 上煤层可刨性综合指标值为 7.28， 属于易刨型， 适合使用刨煤机开采。 设计的刨煤机开 采的配套设备对现场有较高的参考价值。 参考文献 [1]杨景才,王继生,李全生.神东矿区 1.5～2.0m 煤层自动化开采技术 方案研究[J].神华科技,2009,7213-16. [3]杨景才,王继生,李全生.神东矿区 1.5～2.0m 煤层自动化开采关键 技术方案研究与实践[J].神华科技,2009,7310-12. [4]刘过兵,陈胜利.刨煤机采煤综合参数优化研究[J].矿山压力与顶 板管理,2003,20361-64. （责任编辑王凤英 ） 表 2煤层可刨性评价指标值 分类类别极难刨 I5难刨 I4一般 I3易刨 I2极易刨 I1 评价指标 I 值 0≤I22≤I44≤I66≤I88≤I10