單天琦　靳遠(yuǎn)志　姜輝

摘 要：工作面長度的大小是高產(chǎn)、高效的重要因素。在合理的范圍內(nèi)增加工作面長度能夠?qū)崿F(xiàn)日產(chǎn)量的增加。為了確定薄煤層綜采工作面的長度的大小，首先根據(jù)技術(shù)特點確定工作面的長度，其次根據(jù)經(jīng)濟效益得到了產(chǎn)量、刀數(shù)與工作面長度大小之間的函數(shù)關(guān)系式，得到在三種煤層條件下工作面最合適的長度。為薄煤層綜采工作面的最佳長度范圍提供了參考。

關(guān)鍵詞：薄煤層；綜采工作面；合理長度；地質(zhì)條件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.115

目前我國的薄煤層的儲量占我國已探煤層的百分之22，煤質(zhì)普遍較好，做好薄煤層綜采具有重大意義，但是薄煤層工作面受兩個因素影響一個是地質(zhì)條件，一個是經(jīng)濟因素；單純加大工作面長度，目前的技術(shù)條件能力受到限制。作者試圖通過技術(shù)和經(jīng)濟兩方面進行比較和探討，最終確定薄煤層工作面的最合理長度，為我國薄煤層綜采采提供一個科學(xué)依據(jù)。

1 依據(jù)地質(zhì)條件和技術(shù)特點確定薄煤層工作面最佳長度

1.1 地質(zhì)條件

地質(zhì)條件是影響薄煤層開采的最重要的因素之一。一些大斷層等地質(zhì)構(gòu)造極大地影響了施工的難度；小而多的斷層構(gòu)造也是影響工作面現(xiàn)場的支護、生產(chǎn)，工作面長度越大，含有的斷層等構(gòu)造就越多，工作面就越難退，工作面的支護也承載很大壓力；另外頂板存在破碎、二合頂?shù)惹闆r也極大地限制了推進的速度。因此，以上幾個方面，都直接制約了薄煤層工作面長度的選擇。

根據(jù)目前我國的地質(zhì)構(gòu)造條件和現(xiàn)有的薄煤層開采經(jīng)驗可知，傾角在5°～25°之間的薄煤層綜采工作面的最佳范圍是120～150米。煤礦地質(zhì)條件比較惡劣，技術(shù)能力比較差的礦井可以取較大值。傾角大于25°的時候，根據(jù)地質(zhì)條件的變化適當(dāng)?shù)臏p小工作面的開采長度。

1.2 技術(shù)特點

技術(shù)特點主要包括回采方法、裝備水平、管理能力?；夭煞椒ǖ倪x擇，直接關(guān)系到薄煤層綜采工作面的長度。影響工作面長度的設(shè)備因素主要有采煤機、刮板輸送機、液壓支架。輸送機的運輸能力工作面的長度增加而減小，發(fā)生機電事故的概率隨面長增加而增加，如果面長設(shè)計的過長，日進倒數(shù)減少，推進能力下降，還會引起頂板變化，加大了支護的難度，有可能發(fā)生頂板漏頂事故?？偟膩碚f，我們在開采過程中要及時拉架，隨時觀察頂板變化，把工作面長度控制在120～160米之間，技術(shù)能力都能夠適應(yīng)。

2 依據(jù)經(jīng)濟條件確定工作面長度

薄煤層綜采工作面的經(jīng)濟條件包括工作面日產(chǎn)量Qr、日進刀數(shù)N和工作面的效率P等，根據(jù)工作面的具體情況，可得到產(chǎn)量高、效益好的最佳薄煤層綜采工作面長度。

根據(jù)工作面日產(chǎn)量Qr和工作面長度L之間的關(guān)系式，用數(shù)學(xué)分析法，也可以分析出經(jīng)濟上最佳的工作面長度。

Qr={TK/[（L-1）（1/vc+1/vk）+t3]}LMBRC

式中 T-全日，1440min；

K-采煤機日開機率，%；

l-工作面端部采煤機斜切進刀長度，m；

vc-采煤機割煤時牽引速度，m/min；

vk-采煤機反向空牽引或清浮煤、割底煤時的牽引速度，m/min；

t3-采煤機反向操作和進刀所需時間，min；

M-工作面采高，m；

B-循環(huán)進度，即采煤機截深，m；

R-工作面煤的密度，t/m3

C-工作面采出率，取0.95～0.97。

每日割煤刀數(shù)N可表示為

N= TK/[（L-1）（1/vc+1/vk）+t3]

工作面中工人數(shù)目可分為隨工作面長度變化而變化的人員數(shù)e和工作面長度變化無關(guān)的固定人數(shù)f兩部分，故出勤總?cè)藬?shù)D=eL+f，工作面的效率P可表示為

P=Qr/D

對于某一特定工作面，可測定和統(tǒng)計出各參數(shù)，然后以工作面長度為自變量，將各參數(shù)分別帶入以上各式，并可作出Qr=f（L）、N=f（L）、P=f（L）三條曲線（如圖1所示），可見，產(chǎn)量、日割煤刀數(shù)、效率的增加都只是在工作面一定長度范圍內(nèi)，超過這個范圍反而會下降。

1—N=f（L）；2—Qr=f（L）；3—P=f（L）

3 結(jié)論

（1）根據(jù)薄煤層綜采工作面的地質(zhì)條件，結(jié)合本煤礦具體的生產(chǎn)時間經(jīng)驗得出薄煤層綜采工作面（緩傾斜）長度應(yīng)在120～150米之間。

（2）從設(shè)備工藝、技術(shù)特點等方面進行分析，工作面長度為140～170米之間。

（3）分析了工作面日產(chǎn)量、日割煤刀數(shù)、工作面效率、開機率與工作面長度的關(guān)系，得出工作面長度與工作面日產(chǎn)量成正比，與日割煤刀數(shù)和開機率成反比，工作面效率呈現(xiàn)先增大再減小的拋物線形狀變化。所以具體的薄煤層綜采工作面長度可以通過將數(shù)據(jù)代入公式得出具體的薄煤層綜采工作面的最佳長度。

參考文獻：

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[2]梁洪光.薄煤層綜采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤礦開采，2009，14（01）：9-11.

作者簡介：單天琦（1989-），男，山東棗莊人，學(xué)士，采礦助理工程師，現(xiàn)任技術(shù)員，主要從事薄煤層開采與安全方面的研究。