艾合買提·伊力亞斯

摘 要：合理的采煤方法及采煤工藝是建設高產高效礦井的關鍵，結合新疆天辰礦業(yè)蘇杭河煤礦的地質條件，綜合考慮各方面因素，提出了一套適合本礦井的采煤方法及工藝，且提高了礦井采煤機械化程度，減少井下工作面設備費用及井下人員數(shù)量。

關鍵詞：采煤方法；水力采煤；工作面參數(shù)

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198（2015）10-0188-02

1 礦井概況

蘇杭河煤礦位于拜城縣城西北50km，在眾維煤礦東側，行政區(qū)劃屬阿克蘇地區(qū)拜城縣鐵列克鎮(zhèn)管轄。杭河煤礦年設計生產能力初期為0.45Mt/a，主要環(huán)節(jié)為0.9Mt/a，建設性質為改擴建，屬于中型煤礦。井田東西長4km，南北寬2.2km，井田面積8.76km2。該井田位于天山南麓低山帶，地形走向北東—南西，地形復雜程度為三類，井田溝谷發(fā)育，最大河流臺勒曲克河位于井田中部，為長年流水，一般流量為5～10m3/s，歷史上最大流量達20.59m3/s。該礦井為年產0.45Mt/a的改擴建礦井，開拓方式為平硐—暗斜井，采煤方法為采用走向長壁偽傾斜柔性掩護支架爆破落煤采煤法，于2010年4月1日開工建設，基本建設已完成，2013年年初開始試生產，但是，實際采用該采煤方法后存在很多問題。

2 礦井采用的偽傾斜柔性掩護支架爆破落煤采煤法存在的問題

該礦井2013年年初開始試生產，使用的采煤方法為偽傾斜柔性掩護支架爆破落煤采煤法，已開采了五個工作面，投產時兩個工作面生產，實際生產能力為0.25Mt/a。但是，實際采用該采煤方法后存在以下問題：

（1）經現(xiàn)場實踐，該工藝推進速度慢，工人勞動強度大，工作面安全系數(shù)及作業(yè)環(huán)境較差。由于煤層厚度變化較大，工人往往在處理支架下放、支架扭斜矯正、支架懸空及鋼絲繩斷繩等過程中發(fā)生事故。

（2）該采煤工藝目前尚難實現(xiàn)機械化作業(yè)，工作面勞動人員多，炸藥消耗量大，噸煤成本高，礦井工效低。

（3）工作面有效但面小，通風條件差，工作面工作環(huán)境差，難以保留工人。工作面爆破落煤，工作面粉塵大，工人得病率高。

（4）工作面單產低，目前一個工作面年產量才0.13Mt/a。

（5）該礦井試生產時間已到期，因為，目前采用的偽傾斜柔性掩護支架爆破落煤采煤法不符合國家行業(yè)政策（沒有機械化開采），當?shù)匦袠I(yè)管理部門無法驗收。

3 采煤方法的選擇

3.1 采煤方法的選擇

3.1.1 水力采煤的可行性

蘇杭河煤礦擬采用水力采煤進行開采，下面根據(jù)水力采煤的特點對蘇杭河煤礦進行可行性分析：

（1）地質構造：水力采煤巷道及工作面布置靈活，對地質構造適應性強，特別是斷層多，傾角大及傾角變化大時更具有明顯的優(yōu)勢，水力采煤適應煤層傾角為6°～90°，蘇杭河煤礦煤層傾角平均在62°，適合利用水力開采。

（2）煤層厚度：水力采煤對煤層厚度適應性強，特別是煤層厚度變化大時具有較強的優(yōu)勢，蘇杭河煤礦7層煤煤層厚度最大處為6.05m，最小處為0.53m，煤層厚度變化相對較大，適合水力采煤法。

（3）頂?shù)装鍡l件：煤層頂、底板條件較好，均為中砂巖或細砂巖，允許頂板暴露面積為80m2～100m2左右，這不但有利于提高回采率，還有利于巷道的掘進與支護。因此，該頂?shù)讞l件均可滿足水采回采落煤工藝的要求。

（4）瓦斯條件：《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，突出煤層中的突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)，嚴禁采用放頂煤采煤法、水力采煤法、非正規(guī)采煤法采煤。蘇杭河煤礦上部瓦斯低為瓦斯礦井，下部為高瓦斯礦井，煤層無突出，可采用水力采煤法。

（5）煤層硬度：通過對Ⅳ7和Ⅳ13層采樣用搗碎法測定，普氏硬度系數(shù)f值為0.45～0.6，屬于軟煤層，從目前水力落煤技術水平分析，判定該煤層屬高壓水射流易破碎型，有利于水力落煤。

（6）煤泥處理：蘇杭河礦地面建有選煤廠，煤泥可直接進入選煤廠進行洗選，降低生產成本。

（7）水源條件：水力采煤水系統(tǒng)為閉路循環(huán)，因煤炭會帶走部分水分，需要進行補水，蘇杭河煤礦緊臨臺勒曲克河，能夠滿足水采生產要求。

（8）礦井供電：礦井現(xiàn)有供電系統(tǒng)不能滿足供電要求，需增加供電容量。蘇杭河煤礦周邊四個大型變電站，具備礦井增容空間。

通過以上分析，蘇杭河煤礦利用水力采煤是可行的。

3.1.2 水力采煤的必要性

礦井煤層傾角平均62°，開采煤層為7層，煤層厚度最大處為6.05m，最小處為0.53m，由于煤層較薄，無法采用大傾角綜采開采；礦井現(xiàn)采用柔性掩護支架采煤法，該采煤法單面產量較低，對煤層厚度變化適應性差，如煤層厚度變化，會造成回采率降低，生產能力下降；從安全方面，護架下放時容易發(fā)生事故。通過以上分析，礦井采用水力采煤方法是必要的。

3.1.3 水力采煤方法的選擇

水力采煤方法按回采工作面推進方向的不同，主要分為傾斜漏斗式采煤法和走向小階段式采煤法。傾斜漏斗式采煤法又分為單面漏斗式和雙面漏斗式采煤法，它一般沿煤層傾向方向布置回采工作面，因此，它適用于對緩傾斜煤層的開采。走向小階段式采煤法一般沿煤層走向方向布置回采工作面，因此，它適合于對傾斜和急傾斜煤層的開采。由于蘇杭河煤礦煤層傾角大，屬于傾斜煤層，綜合考慮煤層地質條件、通風等情況，確定采用小階段式采煤法。

3.2 水采工作面參數(shù)

3.2.1 采垛參數(shù)

（1）采垛的長度L：水射流沖采距離主要受水槍有效射程、頂板允許暴露面積和水采生產能力所決定。因此，結合該礦開拓實際情況，確定采垛的長度（沿煤層傾向，即兩回采順槽之間煤柱長度）L=15m為宜。

（2）采垛的移槍步距X：該礦煤層采垛的移槍步距不能過小，應大于采垛上側采空區(qū)可能竄矸的距離，根據(jù)計算和實際生產經驗，確定移槍步距X=8m。

（3）采垛的最終沖采角θ。

由于該礦煤層傾角較小，采用小階段式采煤法。沖采角主要是以保證采垛內的煤水能夠外運為前提來確定。因此，根據(jù)水采礦井采用小階段式采煤法的經驗，沖采角θ=50～60°。

3.2.2 回采順序

（1）采垛落煤順序：采用閉式落煤順序。

（2）回采順序：水采首采區(qū)為上山開采，煤分區(qū)段由上至下進行回采，每一區(qū)段按煤層上下順序進行回采。每一層煤每區(qū)段劃分為三個小階段進行交替回采，工作面沿回采順槽逐垛進行后退式回采，5層煤回采順序也是按區(qū)段由上至下進行回采。

3.2.3 水采工作面推進度

為了便于管理，每班退槍2次，開槍時間為4～6小時，工作制度為3班生產，日采垛個數(shù)6個，日退尺為48m。

3.2.4 工作面生產能力

經計算，回采工作面年產量Q=52萬t，各煤層交替回采，按煤層平均厚度計算，生產能力能夠滿足45萬t/a的要求。

4 結論

該礦井目前能使用的采煤方法只要兩種：水力采煤與目前使用的柔性掩護支架采煤法進行技術比較。水力采煤有以下突出優(yōu)點：

（1）采用高壓水射流落煤，在工作面無帶電設備，不會發(fā)生電氣設備引發(fā)的事故。

（2）人在有加強支護的巷道內距工作面30米外視屏控制作業(yè)，不進入無支護的采場落煤作業(yè)區(qū)域，能保證人員不受頂板冒落危害，保證人員安全。

（3）水采可有效抑制煤塵，在采運過程中不會產生煤塵，防止煤塵爆炸。水采煤塵小，可減少塵肺病的發(fā)生。

（4）水力采煤實現(xiàn)機械化開采，生產連續(xù)性強，單面產量相對高，有利于提高產量。水采對煤層厚度、傾角等產狀變化適應性強，可提高回采率，且工人勞動強度低，工作面安全系數(shù)及作業(yè)環(huán)境好。

（5）工作面人員少，回采時只有正副司機兩人，減少人員傷亡概率，而柔性掩護支架采煤法在工作面人員實際有10個左右。