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[摘 要]急倾斜煤层目前主要采用柔性掩护支架采煤法开采，安全性高，但工作面单产低，职工劳动强度大，为使适应国家机械化发展需要，提高工作面效率，降低职工劳动强度，改善作业环境，株柏煤矿积极走出去，寻求适合本矿井实际的采煤方法，对复杂条件下急倾斜煤层综合机械化采煤具有重要意义。
[关键词]复杂条件 急倾斜煤层 综合机械化采煤
中图分类号：TD158 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）47-0296-01
1、矿井基本概况
株柏煤矿地处山东省临沂市郯城县李庄镇境内，其井田位于临沂煤田的东南部。主采煤层为2、3煤，煤层倾角35-75°，平均55°，2煤顶板主要為浅灰白色～灰色砂质泥岩或粉～细砂岩，厚0.69～28.27m，平均厚3.55m，硬度较大，水平层理发育。底板主要为砂质泥岩或泥岩，局部粘土岩，厚0.29～15.25米，平均厚3.88米。3煤顶板主要为砂质泥岩，厚0.21～18.61m，平均3.69m；底板主要为砂质泥岩，局部为炭质泥岩，易破碎，遇水膨胀，变软成泥状，厚0.15～25.43m，平均1.97m。
2、综合机械化采煤的必要性及可行性
2.1 必要性
根据《山东省人民政府办公厅关于进一步加强矿山企业安全生产工作的意见》（鲁政办发[2011]67号）及（鲁政办发[2014]4号）文件，“凡是核定能力或生产规模达不到30万吨/年的煤矿，2015年年底前一律予以关闭。确因资源丰富需要扩能改造的，必须按新建矿井程序报批”；“新建、改扩建的煤矿，不采用机械化开采的一律不得核准”
株柏煤矿自2007年以来一直采用柔性掩护支架采煤法，该采煤法工作面单产低、人工成本高。根据现有市场及集团公司经营情况，该回采工艺不能满足要求，需要进行综合机械化改造。
2.2 可行性
矿井储量增加为综合机械化采煤提供保证。矿井扩界后，九采区（南、北两翼）可采储量：63万吨，十三采区可采储量：55万吨，十一采区可采储量270万吨，共计可采储量为388万吨。
3、矿井技改后的生产、运输以及地质条件
目前根据矿井技改设计，主井筒及其设备均不改变，经计算最大提升能力可达41.35万吨/年。
主要对九采区二煤进行采煤工艺改造，采用机械化采煤，提高工作面单产。根据目前揭露情况，九采区存在煤层厚度不均（0.5m～2.3m）平均煤厚1.8m，煤层倾角变化大（44°～70°），平均倾角57°，部分煤层受火成岩侵蚀严重等问题。且按照现有生产能力（10万吨/年）生产，到2016年底，九采区（北翼）剩余可采储量约36万吨。
4、二煤综采方案及投资概算
4.1 九采区北翼采煤系统布置
九采区北翼开采煤层为2煤，为薄或中厚急倾斜煤层（煤层厚度0.5m～2.3m，平均1.8m；倾角44°～70°，平均倾角57°），地质构造复杂，瓦斯涌出量小，采区沿倾斜方向划分4个区段，采用机械化采煤，工作面最长走向长度420m。
采准工作的顺序是：在采区-650m北大巷开掘采区运输石门、上仓巷、煤仓、-640m回风巷。分别延深2916主（副）下山至-850m水平，并布置水仓、泵房，其中2916主下山采用轨道运输，2916副下山采用皮带运输。在-683m、-712m、-779m、-850m，分南、北两翼划分为4个区段，分别布置2916、2918、2919、2920、2921、2922回采工作面。其中2916工作面已形成，采用柔性掩护支架采煤法。计划2920、2921、2922工作面采用机械化采煤，开采顺序为区段下行式开采。
随着第一区段的回采，及时开掘第二区段的中部车场、回风巷、运输巷和开切眼，准备出第二区段的回采工作面。同理在第二区段回采时，准备出第三区段的有关巷道，以保证工作面正产生产接续。
采区的生产系统：
运煤系统：在2916副下山（运输下山）和运输巷内均铺设皮带输送机。其运煤路线为：工作面运出的煤炭，经运输巷、运输下山到采区煤仓上口，通过采区煤仓在运输石门装车外运。
运料排矸系统：运料采用1吨矿车或平板车。物料自上车场，经轨道下山到片盘车场，然后经回风巷运送至回采工作面。
掘进时所出的煤和矸石，利用矿车通过各平巷运出，经轨道下山运至上车场。
通风系统：采煤工作面所需的新鲜风流，从-650m大巷，经轨道下山上车场、轨道下山、各片盘车场进入运输巷，到达工作面。从工作面出来的污风，经回风巷，进入车场绕道，通过皮带下山进入采区回风巷。
掘进工作面所需的新鲜风流，从-650m大巷，经轨道下山，输送至各片盘车场，在车场内由局部通风机送往掘进工作面。污风通过运输巷回入皮带下山，进入采区回风巷。
为使风流按上述路线流通，相应地点需安设风门。
4.2 劳动组织及主要技术经济指标
劳动组织：作业方式
2920工作面采用“三八”制正规循环作业方式，两班生产，一班检修。
循环作业：工作面采用MG300/722-JWD型采煤机落煤，往返一次割一刀煤，截深0.6m。每班割煤2刀，两班生产割煤共4刀。
5、株柏煤矿采用机械化采煤的可能性评估
5.1 株柏煤矿上大倾角机械化的有利因素
1、矿井生产技术条件具备。各生产系统设计布置合理，为提高生产能力提供保障。
2、可以与广能集团签订相关技术服务协议，锻炼一批队伍，学习管理和技术，为急倾斜机械化采煤提供保障。
3、有可供借鉴的大倾角机械化回采经验。
5.2 株柏煤矿采用机械化采煤的主要难点 1、煤层倾角较大，角度不均一，顶底起伏较大。九采区煤层倾角44°～70°，平均57°。
2、断层较多，煤层受岩浆岩侵蚀，且侵蚀厚度不均，造成煤层赋存不规律。
3、职工队伍对大倾角煤层机械化技术熟悉程度不够，短时间内制约工作面單产。
4、工作面走向长度短（仅为420m），并且储量有限，没有备用机械化工作面，易造成工作面频繁安撤，制约矿井均衡生产。
5、由于二层煤的自燃发火期为89天，如遇到断层等地质构造影响工作面正常推进，防灭火难度较大，且没有备用工作面，将对矿井生产影响较大。
5.3 成功的可能性
1、技术方面：大倾角机械化回采技术虽已经成熟，但株柏煤矿二煤顶、底板局部破碎松软、煤层倾角变化大、煤层赋存不规律及工作面防灭火等方面问题较难解决，目前没有类似株柏煤矿地质条件的成功机械化工作面，因而株柏煤矿的急倾斜机械化采煤难度较大，若通过广能集团的相关技术支持，则在技术方面具备一定的可行性。
2、储量方面：九采区储量不能满足机械化工作面的需求，造成工作面接续紧张、工作面单产起伏较大。
3、投资方面：工作设备及相关井巷工程投资较大，回报率低，相应的投资风险加大。
5.4 经济效益分析
目前株柏煤矿的煤炭含税单价为620元/吨（剔除税金为530元/吨），使用机械化方案共计需投资3291.7万元（其中设备投资2602.7万元、井巷工程投资689万元）。三个工作面共计可产煤24万吨，服务年限为27个月（安、撤工作面9个月，正常推进18个月），预计每月实现单产8889吨，采用柔性掩护支架采煤法，每月实现单产3000吨，即每月增产5889吨，增加产值312万元（5889吨×530元/吨），预计投资回收期为10.55个月，实现盈亏平衡，已远远低于27个月的服务年限，综上所述，机械化方案现实可行。
参考文献
[1] 梁飞林.土朱矿井急倾斜煤层采煤方法改进[J].中国安全生产科学技术，2009，（3）.
[2] 李树军.急倾斜煤层仰斜采煤法的探索及应用[J].煤炭技术，2008，（11）.
[3] 段红民.薄及中厚急倾斜煤层采煤方法优化研究[J].煤炭科学技术，2008，（2）.
[关键词]复杂条件 急倾斜煤层 综合机械化采煤
中图分类号：TD158 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）47-0296-01
1、矿井基本概况
株柏煤矿地处山东省临沂市郯城县李庄镇境内，其井田位于临沂煤田的东南部。主采煤层为2、3煤，煤层倾角35-75°，平均55°，2煤顶板主要為浅灰白色～灰色砂质泥岩或粉～细砂岩，厚0.69～28.27m，平均厚3.55m，硬度较大，水平层理发育。底板主要为砂质泥岩或泥岩，局部粘土岩，厚0.29～15.25米，平均厚3.88米。3煤顶板主要为砂质泥岩，厚0.21～18.61m，平均3.69m；底板主要为砂质泥岩，局部为炭质泥岩，易破碎，遇水膨胀，变软成泥状，厚0.15～25.43m，平均1.97m。
2、综合机械化采煤的必要性及可行性
2.1 必要性
根据《山东省人民政府办公厅关于进一步加强矿山企业安全生产工作的意见》（鲁政办发[2011]67号）及（鲁政办发[2014]4号）文件，“凡是核定能力或生产规模达不到30万吨/年的煤矿，2015年年底前一律予以关闭。确因资源丰富需要扩能改造的，必须按新建矿井程序报批”；“新建、改扩建的煤矿，不采用机械化开采的一律不得核准”
株柏煤矿自2007年以来一直采用柔性掩护支架采煤法，该采煤法工作面单产低、人工成本高。根据现有市场及集团公司经营情况，该回采工艺不能满足要求，需要进行综合机械化改造。
2.2 可行性
矿井储量增加为综合机械化采煤提供保证。矿井扩界后，九采区（南、北两翼）可采储量：63万吨，十三采区可采储量：55万吨，十一采区可采储量270万吨，共计可采储量为388万吨。
3、矿井技改后的生产、运输以及地质条件
目前根据矿井技改设计，主井筒及其设备均不改变，经计算最大提升能力可达41.35万吨/年。
主要对九采区二煤进行采煤工艺改造，采用机械化采煤，提高工作面单产。根据目前揭露情况，九采区存在煤层厚度不均（0.5m～2.3m）平均煤厚1.8m，煤层倾角变化大（44°～70°），平均倾角57°，部分煤层受火成岩侵蚀严重等问题。且按照现有生产能力（10万吨/年）生产，到2016年底，九采区（北翼）剩余可采储量约36万吨。
4、二煤综采方案及投资概算
4.1 九采区北翼采煤系统布置
九采区北翼开采煤层为2煤，为薄或中厚急倾斜煤层（煤层厚度0.5m～2.3m，平均1.8m；倾角44°～70°，平均倾角57°），地质构造复杂，瓦斯涌出量小，采区沿倾斜方向划分4个区段，采用机械化采煤，工作面最长走向长度420m。
采准工作的顺序是：在采区-650m北大巷开掘采区运输石门、上仓巷、煤仓、-640m回风巷。分别延深2916主（副）下山至-850m水平，并布置水仓、泵房，其中2916主下山采用轨道运输，2916副下山采用皮带运输。在-683m、-712m、-779m、-850m，分南、北两翼划分为4个区段，分别布置2916、2918、2919、2920、2921、2922回采工作面。其中2916工作面已形成，采用柔性掩护支架采煤法。计划2920、2921、2922工作面采用机械化采煤，开采顺序为区段下行式开采。
随着第一区段的回采，及时开掘第二区段的中部车场、回风巷、运输巷和开切眼，准备出第二区段的回采工作面。同理在第二区段回采时，准备出第三区段的有关巷道，以保证工作面正产生产接续。
采区的生产系统：
运煤系统：在2916副下山（运输下山）和运输巷内均铺设皮带输送机。其运煤路线为：工作面运出的煤炭，经运输巷、运输下山到采区煤仓上口，通过采区煤仓在运输石门装车外运。
运料排矸系统：运料采用1吨矿车或平板车。物料自上车场，经轨道下山到片盘车场，然后经回风巷运送至回采工作面。
掘进时所出的煤和矸石，利用矿车通过各平巷运出，经轨道下山运至上车场。
通风系统：采煤工作面所需的新鲜风流，从-650m大巷，经轨道下山上车场、轨道下山、各片盘车场进入运输巷，到达工作面。从工作面出来的污风，经回风巷，进入车场绕道，通过皮带下山进入采区回风巷。
掘进工作面所需的新鲜风流，从-650m大巷，经轨道下山，输送至各片盘车场，在车场内由局部通风机送往掘进工作面。污风通过运输巷回入皮带下山，进入采区回风巷。
为使风流按上述路线流通，相应地点需安设风门。
4.2 劳动组织及主要技术经济指标
劳动组织：作业方式
2920工作面采用“三八”制正规循环作业方式，两班生产，一班检修。
循环作业：工作面采用MG300/722-JWD型采煤机落煤，往返一次割一刀煤，截深0.6m。每班割煤2刀，两班生产割煤共4刀。
5、株柏煤矿采用机械化采煤的可能性评估
5.1 株柏煤矿上大倾角机械化的有利因素
1、矿井生产技术条件具备。各生产系统设计布置合理，为提高生产能力提供保障。
2、可以与广能集团签订相关技术服务协议，锻炼一批队伍，学习管理和技术，为急倾斜机械化采煤提供保障。
3、有可供借鉴的大倾角机械化回采经验。
5.2 株柏煤矿采用机械化采煤的主要难点 1、煤层倾角较大，角度不均一，顶底起伏较大。九采区煤层倾角44°～70°，平均57°。
2、断层较多，煤层受岩浆岩侵蚀，且侵蚀厚度不均，造成煤层赋存不规律。
3、职工队伍对大倾角煤层机械化技术熟悉程度不够，短时间内制约工作面單产。
4、工作面走向长度短（仅为420m），并且储量有限，没有备用机械化工作面，易造成工作面频繁安撤，制约矿井均衡生产。
5、由于二层煤的自燃发火期为89天，如遇到断层等地质构造影响工作面正常推进，防灭火难度较大，且没有备用工作面，将对矿井生产影响较大。
5.3 成功的可能性
1、技术方面：大倾角机械化回采技术虽已经成熟，但株柏煤矿二煤顶、底板局部破碎松软、煤层倾角变化大、煤层赋存不规律及工作面防灭火等方面问题较难解决，目前没有类似株柏煤矿地质条件的成功机械化工作面，因而株柏煤矿的急倾斜机械化采煤难度较大，若通过广能集团的相关技术支持，则在技术方面具备一定的可行性。
2、储量方面：九采区储量不能满足机械化工作面的需求，造成工作面接续紧张、工作面单产起伏较大。
3、投资方面：工作设备及相关井巷工程投资较大，回报率低，相应的投资风险加大。
5.4 经济效益分析
目前株柏煤矿的煤炭含税单价为620元/吨（剔除税金为530元/吨），使用机械化方案共计需投资3291.7万元（其中设备投资2602.7万元、井巷工程投资689万元）。三个工作面共计可产煤24万吨，服务年限为27个月（安、撤工作面9个月，正常推进18个月），预计每月实现单产8889吨，采用柔性掩护支架采煤法，每月实现单产3000吨，即每月增产5889吨，增加产值312万元（5889吨×530元/吨），预计投资回收期为10.55个月，实现盈亏平衡，已远远低于27个月的服务年限，综上所述，机械化方案现实可行。
参考文献
[1] 梁飞林.土朱矿井急倾斜煤层采煤方法改进[J].中国安全生产科学技术，2009，（3）.
[2] 李树军.急倾斜煤层仰斜采煤法的探索及应用[J].煤炭技术，2008，（11）.
[3] 段红民.薄及中厚急倾斜煤层采煤方法优化研究[J].煤炭科学技术，2008，（2）.