薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术

薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术

摘要针对薄煤层采用传统的炮采工艺落后、开采难度大等问题，借鉴国外的经验研究出适合薄煤层开采的螺旋钻开采新工艺,介绍了螺旋钻开采的工艺过程及技术特点,实践表明，采用钻采方式能够解决较薄煤层开采问题,具有工艺先进、成本低等优点,具有较好的推广应用价值。

关键词薄煤层;螺旋钻开采;工艺

新汶矿区薄煤层可采储量占总可采储量的41％,薄煤层开采一直采用传统的炮采工艺，少数工作面采用薄煤层采煤机采煤,这样的工艺主要存在以下缺点：一是工艺复杂，单产低;二是效率低，采煤直接工效仅为50０～1 00０t/(人·年)；三是遇构造时搬家频繁；四是工人的劳动强度大；五是厚度较小的薄煤层采用炮采无法开采。随着某些矿井可采储量的日益枯竭,薄煤层的开采问题在新汶矿区已越来越突出，但是一直没有研究出更有效的开采方法，因此，借鉴国外的经验研究适合新汶矿区地质条件的薄煤层开采新工艺、新方法和新设备,最大限度地开发地下煤炭资源,是急需解决的重要课题。新矿集团公司往南冶煤矿１203西钻采工作面和潘西煤矿1701工作面进行了螺旋钻开采试验，并取得了成功，是薄煤层开采工艺的一次革命。

1试验面生产技术条件

1．1潘西矿１701钻采面地质条件

１7０1钻采工作面为-350m水平一采区七层煤东翼第一个工作面,其西部为七层一采上山，东部至七层煤变薄带,北部为1７０2工作面准备区,南部为涝坡煤矿边界煤柱。工作面走向长１043ｍ，倾斜长４０～1２0ｍ，面积为83440m2。地面标高+228.４ｍ,井下标高－１４9.0～－161.5m。

该面煤层赋存稳定,煤层总厚度０．４２～0．81 m，平均0.65 m，煤层结构简单,可采指数为1,变异系数２5．28%，属较稳定层。

1.２巷道布置

七层煤一采区采用单翼布置,在采区西部布置采区轨道上山及采区输送机上山，两条上山均沿七层煤掘进,其中，输送机上山作为运煤及进风用，轨道上山作为辅助运输及回风用。采区下部通过-３5０m水平七层煤大巷与-3５0m井底车场联系，作为采区总进风巷。采区轨道上山上部连接－150ｍ主石门,作为采区总回风巷。

1701运输巷位于采区上部车场以下40m处，采用单巷布置,巷道净宽4400 m m，净高3500m m,断面13.3m2,采用锚网梁支护,所用锚杆为螺纹钢等强锚杆,直径１8ｍm，长度2200m m,间排距为80０mｍ×80０m m。该巷道主要用于该钻采面的进风、运煤和运料。

2开采方法

2．1回采工艺

1701工作面采用乌克兰BＳH K—２D M新型螺旋钻机，采用前进式独头钻采的工艺方式，下山方向钻采完后再退回调头钻采上山方向煤层。

２．2落煤方法

螺旋钻机布置在运输顺槽中，向下山方向煤层打钻,钻头割煤，螺旋钻杆掏煤,掏出的煤直接落到运输顺槽的刮板输送机上运山。该机一次采宽19０5m m，钻机自动接杆,达到设计采深或遇到断层时退出钻杆，螺旋钻机整体前移,预留０．5m煤柱后开始下一循环钻采。螺旋钻机采煤示意图如图１所示。

图1螺旋钻机采煤示意图

(a)螺旋钻机钻头割煤;(ｂ)钻机在顺槽中工作状态

1——单轨吊;2——螺旋钻采煤机；３——固定油缸；4——调斜油缸;５

——刮板输送机;6——节式钻杆

2.3螺旋钻机工作面生产能力

钻采工作面每班钻进３0 m,每天钻进深度90ｍ,钻孔高度0.６5ｍ，钻孔宽度1．９0５m,钻煤时回收率0．95，则

日产量Q d=9０×1.90５×０.65×1.31×0．95=13８．7(t)

月产量Qｍ=１38.7×30×9０%=3745（t）

3工作面设备配置

运输顺槽内布置φ50ｍm的防尘管路,每５0m设一个三通阀门，以便满足钻进时降尘和冲刷巷道，杜绝煤尘积聚。运煤巷道各转载点相应安设喷雾装置，实施转载自动喷雾。在靠工作面侧设置S G W—40Ｔ型和ＳGＷ—30B

型刮板输送机和S P J—800型胶带输送机,并在靠近钻采工作面的地点设有移动开关站、螺旋钻机液压系统泵站等设备。

(１）螺旋钻机BＳH K—2D M型螺旋钻采煤机，其主要技术参数为：钻高０．65m，钻宽190５m m,钻深(上山力向)85m；下山方向钻深45m;电机功率235kＷ；钻进速度 1.0m／m i n。

（2)运输设备运输设备有S GＷ—４0T刮板输送机一部,ＳPＪ—800胶带输送机两部。

(3)辅助运输设备辅助运输采用单轨吊一部，起吊重量２t，爬坡角度6°。

4顶板管理

根据相邻南冶矿120３西钻采面的矿压观测资料和潘西矿１701面顶板情

况观测分析，由于煤层埋藏较浅，且为条带式开采，虽然直接顶为不稳定的二级二类顶板，但采宽 1.90５m,煤柱宽0.5 m,顶板来压及下沉等显现不明显。

5劳动组织和主要经济技术指标

5.1劳动组织

工作面采用“三八”制作业制度，每班作业8h,实行边采边准。每天检修时间保持3h以上。

17０1工作面每班有１名带班工长负责组织生产，配有螺旋钻机司机２人、维修工1人、辅助工2人、电工1人及相关工种的操作人员,全班合计７人。

５.2主要经济技术指标

1７01工作面的主要经济技术指标见表１。表1

１701工作面主要经济技术指标表

名称

数量

名称

数量

钻进度

30m/班

日产量

１３8t

钻采长度

85m

月产量

3745t

煤层倾角

１5°

正规循环率

≥９0%

煤容重

1．３1ｔ／m3

日出勤

21

续表1

名称数量名称数量煤硬度 1.5出勤率8１%煤层厚度0.４

２～0.８1m工作面效率 6.5t/工钻孔高度0．６25m钻孔宽度1．90５ｍ地质储量7.1万t可采储量 5.67万ｔ可采期１3.6月钻煤采出率≥80%

６主要生产系统

6．１通风系统