本書以北宿煤礦的煤層地質(zhì)條件為工程背景，詳細(xì)論述了含硫化鐵煤層的地質(zhì)與工程特征，并在此基礎(chǔ)上對該條件下的煤層開采技術(shù)進(jìn)行了研究，研究成果具有適應(yīng)性、先進(jìn)性和前瞻性。本書可供從事采礦工程及相關(guān)專業(yè)的研究人員及工程技術(shù)人員參考。

我國薄煤層分布廣泛,有80多個礦區(qū)中的445處礦井賦存有薄煤層,薄煤層的可采儲量約占總可采儲量的19%,產(chǎn)量約占10%。與開采厚煤層和中厚煤層相比,薄煤層長壁工作面開采的特點(diǎn)是工作空間小,作業(yè)條件惡劣,人員只能在工作面爬行或以臥姿作業(yè);巷道掘進(jìn)率高,半煤巖巷掘進(jìn)問題突出,掘進(jìn)速度慢;煤層厚度和傾角變化以及斷層對工作面開采影響大;采掘機(jī)械化水平總體較低,人工勞動強(qiáng)度大;投入產(chǎn)出比高,單產(chǎn)和工效低,成本高,經(jīng)濟(jì)效益差。薄煤層開采技術(shù)發(fā)展過程中,我國煤礦根據(jù)所采煤層特點(diǎn),一些從爆破采煤工藝發(fā)展至滾筒采煤機(jī)普通機(jī)械化采煤工藝或綜合機(jī)械化采煤工藝,另外一些試驗(yàn)過刨煤機(jī)普通機(jī)械化采煤工藝或綜合機(jī)械化采煤工藝,還有一些進(jìn)行過連續(xù)采煤機(jī)房柱式開采試驗(yàn)或螺旋鉆鉆采試驗(yàn)。兗州礦區(qū)北宿煤礦自建礦以來一直開采厚度1m左右的薄煤層,且煤層中隨機(jī)分布有硫化鐵結(jié)核和堅硬夾矸,工作面破煤困難。在40多年的薄煤層開采實(shí)踐中,基于所采薄煤層特點(diǎn),北宿煤礦在改善作業(yè)條件,減輕勞動強(qiáng)度,提高勞動效率、單產(chǎn)、

單進(jìn)和機(jī)械化開采水平等方面進(jìn)行了長期的研究、探索,早期曾試驗(yàn)過滾筒采煤機(jī)、高壓水射流、振動沖擊截割頭、滑行刨等機(jī)械破煤方式,但均未獲得成功,使得含硫化鐵結(jié)核、堅硬夾矸薄煤層機(jī)械化開采成為制約企業(yè)發(fā)展的世界性難題。北宿煤礦在含硫化鐵結(jié)核、堅硬夾矸薄煤層開采實(shí)踐中,先后發(fā)展了擋煤板擋裝、刮板輸送機(jī)鏟煤板鏟裝、單體液壓支柱和墩柱控頂?shù)谋撇擅汗に?擋煤板擋裝、刮板輸送機(jī)鏟煤板鏟裝、自移式液壓支架控頂?shù)谋撇擅汗に嚒Ｓ纱舜蠓忍岣吡藙趧由a(chǎn)率,減輕了勞動強(qiáng)度,改善了作業(yè)條件。2012年以來,在改進(jìn)裝備的基礎(chǔ)上,重新進(jìn)行了滾筒采煤機(jī)綜合機(jī)械化開采試驗(yàn),并取得成功,實(shí)現(xiàn)了含硫化鐵結(jié)核和堅硬夾矸的1m 左右薄煤層綜合機(jī)械化開采。本書是北宿煤礦薄煤層不同層次的安全高效開采技術(shù)的總結(jié),本書還涉及近距離煤層聯(lián)合準(zhǔn)備方式、對拉工作面布置、擋裝鏟裝工序和設(shè)備、采煤工作面工藝參數(shù)、采掘工作面裝備配備、沿空留巷、半煤巖巷掘進(jìn)分裝分運(yùn)等綜合配套技術(shù)。本書總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和成果是北宿煤礦工程技術(shù)人員和科研院所研究人員集體智慧的結(jié)晶,筆者感謝有助于形成北宿煤礦薄煤層開采技術(shù)的所有人員。筆者認(rèn)為,對于我國煤礦大多數(shù)開采薄煤層的礦井,機(jī)械化和自動化是發(fā)展的趨勢,長壁開采是提高產(chǎn)量和效益的主要途徑,滾筒采煤機(jī)綜合機(jī)械化采煤工藝應(yīng)是主要的工藝方式。在市場經(jīng)濟(jì)條件下,我國薄煤層生產(chǎn)礦井面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn),筆者懇請讀者對本書的內(nèi)容更多關(guān)注,殷切希望得到指正和幫助,以推動我國薄煤層開采技術(shù)更大的發(fā)展。

著 者

2015年7月

1 北宿煤礦地質(zhì)和開采技術(shù)條件…………………………………………………………… 1

1.1 地質(zhì)條件…………………………………………………………………………… 1

1.2 堅硬夾矸、硫化鐵結(jié)核分布規(guī)律和力學(xué)特性…………………………………… 15

1.3 井田資源/儲量…………………………………………………………………… 18

1.4 開采技術(shù)條件……………………………………………………………………… 18

2 北宿煤礦擋裝、鏟裝、單體液壓支柱控頂?shù)谋∶簩颖撇擅汗に嚒?29

2.1 含硫化鐵結(jié)核和堅硬夾矸薄煤層長壁工作面工藝參數(shù)………………………… 29

2.2 含硫化鐵結(jié)核和堅硬夾矸薄煤層長壁工作面擋裝板和鏟煤板………………… 31

2.3 擋裝、鏟裝、單體液壓支柱控頂?shù)谋∶簩娱L壁工作面支護(hù)與支架布置………… 36

2.4 擋裝、鏟裝、單體液壓支柱控頂?shù)谋∶簩娱L壁工作面爆破材料和參數(shù)………… 38

2.5 擋裝、鏟裝、單體液壓支柱控頂?shù)谋∶簩庸ぷ髅婊夭上锏赖?/p>

主要運(yùn)輸裝備……………………………………………………………………… 50

2.6 擋裝、鏟裝、單體液壓支柱控頂?shù)谋∶簩庸ぷ髅姹撇擅汗に囀纠?51

2.7 擋裝、鏟裝、單體液壓支柱控頂?shù)谋∶簩颖撇擅汗に囋u述…………………… 62

3 北宿煤礦擋裝、鏟裝、自移式液壓支架控頂?shù)谋∶簩颖撇擅汗に嚒?64

3.1 爆破采煤工藝條件下薄煤層工作面自移式液壓支架開發(fā)……………………… 64

3.2 爆破采煤工藝條件下薄煤層工作面擋煤裝置與自移式液壓支架的配合……… 70

3.3 擋裝、鏟裝、自移式液壓支架控頂?shù)谋∶簩?703工作面爆破

采煤工藝示例……………………………………………………………………… 71

3.4 擋裝、鏟裝、自移式液壓支架控頂?shù)谋∶簩?703工作面礦壓顯現(xiàn)…………… 77

3.5 擋裝、鏟裝、自移式液壓支架控頂?shù)谋∶簩?866工作面爆破

采煤工藝示例……………………………………………………………………… 84

3.6 薄煤層擋裝、鏟裝、自移式液壓支架控頂?shù)谋撇擅汗に囋u述………………… 94

4 北宿煤礦滾筒采煤機(jī)割煤、裝煤、液壓支架控頂?shù)谋∶簩泳C合機(jī)械化采煤工藝……… 95

4.1 薄煤層長壁工作面綜合機(jī)械化采煤工藝的破煤裝備發(fā)展和使用回顧………… 95

4.2 降低堅硬夾矸截割難度和硫化鐵結(jié)核剝離難度的礦壓研究…………………… 97

4.3 基于含堅硬夾矸、硫化鐵結(jié)核的薄煤層綜采工作面主要裝備

改進(jìn)和技術(shù)參數(shù)………………………………………………………………… 101

4.4 含堅硬夾矸、硫化鐵結(jié)核的薄煤層1674工作面綜合機(jī)械化

采煤工藝示例…………………………………………………………………… 108

4.5 含堅硬夾矸、硫化鐵結(jié)核的薄煤層綜采工作面采煤機(jī)和刮板

輸送機(jī)的適應(yīng)性分析…………………………………………………………… 122

4.6 綜采工作面礦壓顯現(xiàn)…………………………………………………………… 126

4.7 薄煤層采煤機(jī)割煤、裝煤、液壓支架控頂?shù)木C合機(jī)械化采煤工藝評述……… 133

5 北宿煤礦薄煤層工作面村莊下泵送矸石充填采煤技術(shù)……………………………… 135

5.1 采空區(qū)矸石充填技術(shù)簡述和選擇……………………………………………… 135

5.2 采空區(qū)泵送矸石充填系統(tǒng)開發(fā)………………………………………………… 137

5.3 采空區(qū)泵送矸石充填材料及其制備和輸送管路……………………………… 140

5.4 采空區(qū)側(cè)工作面與充填區(qū)的隔離方式………………………………………… 143

5.5 沿空留巷巷旁擋矸(漿)墻制作………………………………………………… 144

5.6 爆破落煤工作面采空區(qū)泵送矸石充填工藝…………………………………… 146

5.7 爆破落煤采空區(qū)泵送矸石充填工作面礦壓顯現(xiàn)……………………………… 155

5.8 采空區(qū)泵送矸石充填對地表移動與變形的控制效果………………………… 162

5.9 薄煤層工作采空區(qū)泵送矸石充填評價………………………………………… 163

6 北宿煤礦特殊條件下薄煤層開采技術(shù)………………………………………………… 165

6.1 薄煤層長壁工作面過斷層技術(shù)………………………………………………… 165

6.2 薄煤層長壁工作面遇斷層縮短和沿空留巷技術(shù)……………………………… 167

7 北宿煤礦薄煤層半煤巖巷掘進(jìn)技術(shù)…………………………………………………… 171

7.1 薄煤層長壁工作面回采巷道支護(hù)技術(shù)………………………………………… 171

7.2 薄煤層長壁工作面回采巷道鉆眼爆破掘進(jìn)技術(shù)……………………………… 174

7.3 薄煤層半煤巖巷綜掘機(jī)掘進(jìn)技術(shù)……………………………………………… 181

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 189