软岩条件下综合机械化开采

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1、软岩条件下的综合机械化开采软岩条件下的综合机械化开采舒兰集团公司四矿是公司所属重点矿井之一,原地方移交矿井,1964年进行老井挖潜改造,设计能力15万吨,该矿位于舒兰煤田吉舒区二道河西,历经1982年的上下煤组联合开拓延深改造,主皮带井由多台吊挂皮带改造为一台钢缆皮带提升运输,产量由15万吨核定到1985年的27万吨，2006年提升到核定能力35万吨，2007年核定能力为39万吨。一、地质及采区概况四矿-140m水平右十五层里段工作面工作面位于主皮带井筒右翼一140m水平十五层走向长度600m，平均倾斜长160m，初采倾斜长度180m，煤层倾角1318。采煤工作面开采煤层情况见下表。煤层情况表

2、煤层厚度/m1.62.2m煤层结构简单煤层倾角/（）1318开采 煤层15号煤层煤种褐煤稳定程度基本稳定煤层情况描述该工作面煤层沉积较稳定，煤层倾角较为平缓，因受沉积环境影响，煤层厚度在走向上有波状变化。煤质向东部逐渐变劣。开采煤层顶底板情况见下表。煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称厚度/m特征基本顶14煤、 砂页岩3.0页岩、煤页、 黑页互层直接顶砂页岩2.5坚硬、块状， 胶结好伪顶褐色页岩0.4破碎、质软直接底砂页1.0较软、 灰白色夹煤线基本底砂页3.0较硬、胶结好工作面内煤层赋存基本稳定，无褶曲和断层。该工作面回采过程中主要水害为十三层煤底板细粉砂岩，厚5.0m左右，涌水量10m3/h,

3、工作面里段顶板岩相变化较大局部赋存砂岩含水，打钻放水，正常回采时涌水量为35m3/h。工作面最大涌水量为3050m3/h。采取了提前打临时疏水巷3条，加密探放水钻孔由原来50米一个加密到25米一个，共打钻孔68个，将工作面顶底板水提前疏放，确保了综采的正常进行。煤层及顶底板岩石物理化学性质见附表。十五层矿压参数表序号项 目单 位煤层实例1顶底板条件直接顶厚度m2.6基本顶厚度m35直接底厚度m4.02直接顶初次垮落步距m8.03初次来压来压步距m26最大平均 支护强度KN/m2300最大平均 顶底板移近量m0.25来压显现程度来压不明显4周期来压来压步距m6最大平均 支护强度KN/m2300最

4、大平均 顶底板移近量m0.22来压显现程度来压不明显5平时最大平均 支护强度KN/m2250最大平均 顶底板移近量m0.156直接顶悬顶情况m87底板容许比压MPa3.39-11.238直接顶类型类9基本顶级别级10巷道超前影响范围m30煤层顶底板岩层一般为：砂页岩、页岩、泥质页岩，砂岩岩层相间变化较大，局部煤层顶板有砂岩冲刷，煤层变薄，以往鉴定15、16层煤底板页岩和砂页岩比压极限值分别为11.8919.91MPa（平均14.97MPa）和6.8214.19MPa(平均11.51MPa)，允许比压为11.23MPa和8.63MPa。根据1992年矿务局做的顶板分类，矿务局各层煤层顶板压力最大

5、值为21.9-28.18 MPa。二、支护形式该综采面可采走向长度600米，工作面长度160米，设计采高2米，采区可采储量18.0万吨。工作面回风顺槽采用锚钢和U钢联合支护，设计断面7.5平方米。运输顺槽采用锚钢支护，规格为3.6x2.4m，断面8.6平方米，工作面切眼首次采用了锚网、锚索联合支护，规格为6x 2.4m，断面14.4平方米，首次实现了大断面锚网、锚索断面支护，保证了综采设备的运输和安装。三、综采设备选型舒兰矿业（集团）公司，曾于1986年在五矿（原矿务局五井）引进了一套综采设备，为鸡西煤机场制造的MLS3-170双滚筒采煤机、BY180-10/26液压支架、SGD-180型刮板

6、机、SZD-90型转载机和DSP-760/1000可伸缩皮带机，但在使用中，由于采煤方式为仰角16度，地质条件较差，冒顶、片帮较多，工作面积水严重等因素，效果不够理想。这次综采设备选型充分考虑了上次的经验教训，通过多次外出学习考察并请省局有关专家论证，针对顶底板含水松软，顶板易脱落破碎，底板易于泥化底板比压小等因素，选择了郑州四维机电设备制造有限公司生产的ZY3800/12.5/28型掩护式液压支架。ZY3800/12.5/28型掩护式液压支架，具有支架处于工作状态时提供的合力靠近工作面能够有限的控制顶板不稳定易于垮落的工作面，顶梁是一整体具有顶梁短，空顶距小的特点，在阻止顶板运动和减少支架在

7、前移过程中存在的问题方面，提供了很稳定的结构。处于工作状态的支架能使采空区与工作面隔开，阻止了空间垮落的岩石碎块涌入，能为工作面提供足够的工作空间。从支架的性能特点看，支架的顶梁结构一般分为整体式和分体式（既顶梁加前梁）该支架顶梁为整体式结构，伸缩梁为内伸式，既伸缩梁为前梁体内，工作时伸缩自如，利于顶板管理，在顶板破碎时采煤机过后，伸缩梁能及时伸出维护顶板，掩护梁上部与顶梁铰接，下部与前后连杆相连，经前后连杆与底座连为一个整体，能够承受顶板给予的水平分力和侧向力，增强了支架的抗力性能，支架的底座为整体式具有整体性强、稳定性好、强度高，不易变形，与底板接触面积大比压小等特点，特别适合于舒兰矿区工

8、作面底板。明细见表。四矿一140m综采设备序号设备 名称型号单位数量备注1采煤机MG200/480-WD台12液压掩护式ZY380-125/280架1003端头 支架ZTZ12800Z-16-30型架24刮板机SGZ764/400台15转载机SZZ764/200台16乳化 泵站MRBZ200/31.5型套1四、经济效益对比 通过考察、专家论证和进行技术攻关实现了集团公司在综合机械化采煤方法上的历史性跨跃，由炮采日产千吨提高到2500吨，最高日产达到3000吨。采煤队职工人数由原来的124人减到81人，减少了43人，回采效率由4.75吨达到17.27吨，提高了3.6倍。2006年该矿总产量35万

9、吨，成本94.00元/吨。2007年该矿预计总产量可完成60万吨，成本预计完成57.00元/吨。效益分析1、工艺改革投入费用216万元。2、工艺改革投入固定资产（综采）2400万元。3、增加固定资产年折旧费240万元。4、经济价值计算：（94元/吨-57元/吨）x60万吨/年=2220万元-年折旧240万元-改革费用216万元=1764万元五、结论及建议1、通过考察、专家论证和技术攻关舒兰矿区软岩条件下的综合机械化开采。2、在下顺槽提前打临时疏水巷将工作面顶底板水及时导出，确保了综采进行。3、舒兰矿区的软岩底板比压相对较小，顶底板含水，至使顶板易脱层破碎，底板易于泥化。综采支架选型有其特殊性。4、矿井投入综采后年产量可达60万吨，净增加利润1764万元。5、综采设备正式投入使用后，在通过不到两天的试运转后，就达到了正常运行，平均日产2500吨以上，最高日产达到3000吨，实现了单层一次采全高，省内的最佳生产水平，在顶板有水破碎，底板松软，煤壁片帮严重等舒兰矿区的地质条件下得到了成功应用，为舒兰矿业集团公司，在综合机械化采煤开创了先例，奠定了基础。8