摘要
我国含硬夹矸薄煤层主要分布在山东、河北、河南等几个主要产煤大省,随着煤炭资源的枯竭,加大含硬夹矸薄煤层的开采尤为必要,但是目前我国含硬夹矸薄煤层机械化水平低、工作面产量及效率较低等一系列问题,严重影响了矿井经济效益。针对这一问题,通过结合协庄煤矿实际生产地质条件,研究新汶矿区含硬夹矸薄煤层工作面高产高效技术,建立国内首个含硬夹矸薄煤层工作面综合机械化回采系统,无论从产量上还是在效率上,使工作面均能达到高产高效的要求。
首先,通过优化工作面参数的方法,提高含硬夹矸薄煤层工作面产量。针对本工作面受承压水影响的问题,利用理论分析和理论计算的方法确定了工作面安全回采的最大斜长,并提出了顺拉工作面的布置方案,利用数值模拟方法确定了合理错距。同时对顺拉工作面的超前支承压力进行了观测,确保了工作面错距的合理性。这样既能最大限度的提高了工作面产量,又能保证了工作面的安全回采。
其次针对含硬夹矸薄煤层工作面的采煤工艺进行研究,通过综合机械化回采提高工作面的回采效率。先通过岩石力学实验获得了岩石力学参数,并根据获取的参数建立了四种不同的模型进行数值模拟,分析在不同煤矸组合下的岩石破坏过程及特征,并提出了非均匀性破裂理论,为后期的含硬夹矸薄煤层的分层绕矸采煤技术和降阻让压采煤技术研究提供理论指导；同时结合协庄煤矿71310E工作面的地质条件详细设计了采煤工艺及工作面支架的合理支护强度,为含硬夹矸薄煤层高产高效工作面研究提供了技术保障。
最后,对工作面的采煤机、液压支架及运输设备等进行了优化配套,并对采煤机进行了适应性改造,通过现场工业试验确定该研究方法可以使含硬夹矸薄煤层工作面年产和回采工效分别达到31.6万t/a和5.48t/工,实现了高产高效的目标,为其他煤矿含硬夹矸薄煤层高产高效工作面建设提供了借鉴依据。
In china thin coal seam with hard parting band are mainly distributed in the main coal-producing provinces, such as Shandong, Hebei and Henan. With the coal exhaustion, it is essential to increase mining of the thin coal seam with hard parting band. But now in out country, many problems limited the mine production seriously, such as low level of the face mechanization, the low production of the face and the low efficiency. According to the problems, we study on the thin coal seam with hard parting band face on confined aquifer to build the first fully mechanized mining system in this condition in China on the basic of the geological condition of Xiezhuang Mine, which face will reach the requirement of high production and efficiency face on the both aspects of production and efficiency.
First, we propose to increase the production of the face by design working face. It contains two aspects. One is that according to the limitation of the confined aquifer, we determine a reasonable dip length of the working face by theoretical analysis and theoretical calculation. The other one is that we propose the straight-forward pulling mining double unit face arrangement mode, and then determine a reasonable alternate distance by numerical simulation method. By the same time we confirm that the alternate distance is reasonable by analysis the lead abutment pressure from the field measurement. In this way, it can not only increase the production of the face, but also ensure the mining safety.
Second, we propose to increase the production and efficiency of the face by new mining process research of thin coal seam with hard parting band. On the basis of the rock mechanism test from which we obtained the rock mechanism parameters, we build four kinds of models which with different combination of parting band and coal, which are prepared for the analysis for the failure process and failure characteristics by numerical simulation. According to the analysis, we propose the Inhomogeneity Failure Theoretical which provide guidance for the slice mining technique with coal and parting band and transfer pressure by decreasing support mining technique. And then according to combined with the geological condition of 71310E face we determine reasonable support strength of the hydraulic support which supply a technique support the high production and efficiency thin coal seam with hard parting band face research.
Last, we propose to increase the production and efficiency of the face by adaptive reformation of the shear machine and the type selection of face equipments. The field test shows that the research can meet the qualification of high production and efficiency thin coal seam with hard parting band face. So it can provide information for the high production and efficiency thin coal seam with hard parting band face building.
引文
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