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摘 要 針對薄煤層采納傳統的炮采工藝后進、開采難度大等問題，借鑒國外的經驗鉆研出合適薄煤層開采的螺旋鉆開采新工藝，介紹了螺旋鉆開采的工藝歷程及技能特性，實踐表明，采納鉆采方法能夠解決較薄煤層開采問題，具有工藝先進、成本低等長處，具有較好的推廣利用價值。

要害詞 薄煤層；螺旋鉆開采；工藝

新汶礦區薄煤層可采儲量占總可采儲量的41％，薄煤層開采一直采納傳統的炮采工藝，少數工作面采納薄煤層采煤機采煤，這樣的工藝重要存在以下毛病：一是工藝繁雜，單產低；二是效力低，采煤直接工效僅為500～1 000 t／(人·年)；三是遇結構時搬家頻繁；四是工人的勞動強度大；五是厚度較小的薄煤層采納炮采無法開采。隨著某些礦井可采儲量的日益枯竭，薄煤層的開采問題在新汶礦區已越來越突出，但是一直沒有鉆研出更有效的開采方式，因此，借鑒國外的經驗鉆研合適新汶礦區地質條件的薄煤層開采新工藝、新方式和新裝備，最大限度地開發地下煤炭資源，是急需解決的首要課題。新礦團體公司往南冶煤礦1203西鉆采工作面和潘西煤礦1701工作面進行了螺旋鉆開采實驗，并取得了勝利，是薄煤層開采工藝的一次革命。

1 實驗面生產技能條件

1．1 潘西礦1701鉆采面地質條件

1701鉆采工作面為-350 m程度一采區七層煤東翼第一個工作面，其西部為七層一采上山，東部至七層煤變薄帶，北部為1702工作面籌備區，南部為澇坡煤礦邊界煤柱。工作面走向長1 043 m，傾斜長40～120 m，面積為83 440 m2。地面標高+228．4 m，井下標高-149．0～-161．5 m。

該面煤層賦存穩固，煤層總厚度0．42～0．81 m，平均0．65 m，煤層構造簡略，可采指數為1，變異系數25．28％，屬較穩固層。

1．2 巷道部署

七層煤一采區采納單翼部署，在采區西部部署采區軌道上山及采區輸送機上山，兩條上山均沿七層煤掘進，其中，輸送機上山作為運煤及進風用，軌道上山作為幫助運輸及回風用。采區下部通過-350 m程度七層煤大巷與-350 m井底車場接洽，作為采區總進風巷。采區軌道上山上部銜接-150 m主石門，作為采區總回風巷。

1701運輸巷位于采區上部車場以下40 m處，采納單巷部署，巷道凈寬4 400 mm，凈高3 500 mm，斷面13．3 m2，采納錨網梁支護，所用錨桿為螺紋鋼等強錨桿，直徑18 mm，長度2 200 mm，間排距為800 mm×800　mm。該巷道重要用于該鉆采面的進風、運煤和運料。

2 開采方式

2．1 回采工藝

1701工作面采納烏咳ナ蘭BSHK—2DM新型螺旋鉆機，采納前進式獨頭鉆采的工藝方法，下山方向鉆采完后再退回調頭鉆采上山方向煤層。

2．2 落煤方式

螺旋鉆機部署在運輸順槽中，向下山方向煤層打鉆，鉆頭割煤，螺旋鉆桿掏煤，掏出的煤直接落到運輸順槽的刮板輸送機上運山。該機一次采寬1 905 mm，鉆機主動接桿，到達設計采深或遇到斷層時退出鉆桿，螺旋鉆機整體前移，預留0．5 m煤柱后開端下一循環鉆采。 螺旋鉆機采煤示意圖如圖1所示。

圖1螺旋鉆機采煤示意圖

(a) 螺旋鉆機鉆頭割煤；(b) 鉆機在順槽中工作狀況

1——單軌吊；2——螺旋鉆采煤機；3——固定油缸；4——調斜油缸；5——刮板輸送機；6——節式鉆桿

2．3 螺旋鉆機工作面生產才能

鉆采工作面每班鉆進30 m，每天鉆進深度90 m，鉆孔高度0．65 m，鉆孔寬度1．905 m，鉆煤時回收率0．95，則

日產量Qd=90×1．905×0．65×1．31×0．95=138．7 (t)

月產量Qm=138．7×30×90％=3 745 (t)

3 工作面裝備配置

運輸順槽內部署φ50 mm的防塵管路，每50 m設一個三通閥門，以便滿足鉆進時降塵和沖洗巷道，杜絕煤塵積累。運煤巷道各轉載點相應安設噴霧裝置，實行轉載主動噴霧。在靠工作面側設置SGW—40T型和SGW—30B型刮板輸送機和SPJ—800型膠帶輸送機，并在靠近鉆采工作面的地點設有移動開關站、螺旋鉆機液壓體系泵站等裝備。

(1) 螺旋鉆機 BSHK—2DM型螺旋鉆采煤機，其重要技能參數為：鉆高0．65 m，鉆寬1 905 mm，鉆深(上山力向）85 m；下山方向鉆深45 m；電機功率235 kW；鉆進速度1．0 m／min。

(2) 運輸裝備 運輸裝備有SGW—40T刮板輸送機一部，SPJ—800膠帶輸送機兩部。

(3) 幫助運輸裝備 幫助運輸采納單軌吊一部，起吊重量2 t，爬坡角度6°。

4 頂板管理

依據相鄰南冶礦1203西鉆采面的礦壓觀測材料和潘西礦1701面頂板情形觀測剖析，由于煤層埋藏較淺，且為條帶式開采，雖然直接頂為不穩固的二級二類頂板，但采寬1．905 m，煤柱寬0．5 m，頂板來壓及下沉等浮現不顯明。

5 勞動組織和重要經濟技能指標

5．1 勞動組織

工作面采納“三八”制造業制度，每班作業8 h，履行邊采邊準。每天檢修光陰維持3 h以上。

1701工作面每班有1名帶班工長負責組織生產，配有螺旋鉆機司機2人、維修工1人、幫助工2人、電工1人及相干工種的操作人員，全班合計7人。

5．2 重要經濟技能指標

1701工作面的重要經濟技能指標見表1。表1

1701工作面重要經濟技能指標表

名稱

數量

名稱

數量

鉆進度

30 m/班

日產量

138 t

鉆采長度

85 m

月產量

3 745 t

煤層傾角

15°

正規循環率

≥90%

煤容重

1.31 t/m3

日出勤

21

續表1

名稱 數量 名稱 數量 煤硬度 1.5 出勤率 81% 煤層厚度 0.42～0.81 m 工作面效力 6.5 t/工 鉆孔高度 0.625 m 鉆孔寬度 1.905 m 地質儲量 7.1 萬 t 可采儲量 5.67 萬 t 可采期 13.6月 鉆煤采出率 ≥80%

6 重要生產體系

6．1 通風體系

選用DKJ—65No4．5型通風機對鉆孔內供風，DKJ—65No4.5型通風機供風量為130～200 m3／min，能滿足鉆孔供風請求。

1701運輸順槽采納壓入式通風方法。

6．2 供電體系

1701西鉆采面的供電變壓器為KBSGZY—500／6型移動變電站，移動變壓器將6 kV高壓變為660 V電壓，給螺旋鉆機、前部轉載機、后部轉載機、通風機、液壓泵站、單軌吊等供電；裝備裝機總容量為387．76 kW。

7 采煤成本對照剖析

螺旋鉆機采煤與炮采成本對照見表2。表2

成本對照剖析表

項目 螺旋鉆采煤機 炮采 裝備租賃費 裝備租賃費：53 000元 (1) 工作面需用1 m單體支柱1 200棵，租賃費1.8萬元；(2) 乳化液泵2臺，租賃費0.552萬元；(3) 金屬鉸接頂梁260根，租賃費0.09萬元；(4) 40 T溜子租賃0.42萬元。小計2.862萬元 資料耗費 采煤資料耗費：15 115元 (1) 炸藥5.5 t/萬t，每噸0.4萬元，計1.1萬元；(2) 雷管1萬發/萬t，每發1元，計0.5萬元；(3) 坑木10 m3/萬t，750 元/m3，計0.375萬元。小計1.975萬元 電力耗費 8.48 kW·h/t×3 149 t×0.45元/kW·h=12 016 元 乳化液泵：37×0.7×12×30×0.45=4 196 元；150刮板輸送機：5×0.7×12×0.45=8 505元。小計1.27萬元 工資 2 000元/人×21人=42 000元 2 000元/人×150人=300 000元

續表2

項目 螺旋鉆采煤機 炮采 巷道費用 巷道成本2 725元/m，平均每月報廢巷道50 m，掘進費用13.625萬元 每米巷道成本1 827元/m；每萬噸需掘進巷道587 m，掘進費用：1 827×587×0.5=62.76萬元 總合計 25.828萬元 71.867萬元 噸煤成本 68.994元 143.734元

注：0．7 m以下的薄煤層炮采工作面單產按0．5萬 t／月盤算。

從以上對比可以看出，采納螺旋鉆采煤機與采納炮采采煤相比，噸煤成本減少74．74元，按年產4萬 t盤算，每年可節儉費用近300萬元。

8 收場語

通過工業性實驗及對螺旋鉆采煤機性能的深刻鉆研，重要取得以下后果：

① 實現了薄煤層單巷前進式開采。在同一條巷道中前面掘進、螺旋鉆機組滯后前進式的采煤方式，并且不用另外部署工作面回風巷，下降了巷道掘進率，有利于采掘接續，有利于薄煤層及邊角煤柱的回收。

② 實現了煤層清潔開采。鉆采歷程中遇到斷層時退出鉆桿，掘進矸石可充填下部鉆孔，減少了矸石采出和排放量，同時孔間留設小煤柱，有利于建筑物下開采地表減沉。

③ 實現了回采工藝的單一化。螺旋鉆機無人工作面開采工藝歷程簡略，將傳統回采工藝的破、裝、運、支、處五大工序合并，由螺旋鉆機鉆采完成。

④ 實現了煤炭開采的車間化。螺旋鉆機無人工作面開采極大地改進了工人的勞動條件和勞動環境，工人不再進入工作面，而是在巷道中把持機械，勞動強度小，生產安全。

⑤ 勞動生產率高，經濟效益好。螺旋鉆機無人工作面開采，用人少，占用裝備少，節儉了工作面內的輸送機、支架等裝備，減少了裝備的故障率。

⑥ 進步了礦井安全生產水平。該機組采寬為1．905～2．105 m，鉆采孔之間煤柱為0．5～1．0 m，鉆采孔內不進入工作人員，實現了無人工作面獨頭采煤，杜絕了占煤礦事故達50％的頂板事故；本鉆機采納局部通風機對迎頭供風，防塵管路、噴霧噴頭至迎頭，使用無火花型鉆頭，迎頭鉆桿中安設瓦斯斷電傳感器，鉆采孔開門處設置外噴等安全辦法，杜絕了瓦斯、煤塵事故，可以說螺旋鉆采煤是一種安全度很高的先進采煤方法。

總之，在薄煤層中使用螺旋鉆采煤機采煤實驗鉆研是勝利的，到達了預期的后果，具有較好的推廣利用價值。

第一作者簡介 張明，男，采煤工程技能利用鉆研員，大學文化水平。現任新汶礦業團體副總工程師，曾發表論文多篇