山东省武所屯生建煤矿山东滕州277500
摘要：目前矿井主采16煤，采用炮采工艺，煤层厚度仅为0.7～0.8m，劳动效率相对较低，人工消耗非常大，为提高劳动工效，降低成本，实现效益开采，现提出武所屯煤矿16煤高档普采可行性研究方案，并进行安全技术经济环境一体化论证。
关键词：煤矿；高档普采；可行性
1方案实施的建设条件和必要性
1.1煤层、顶底板赋存情况
目前16煤可采储量157.3万吨。该煤层位于十下灰之下，上距15上煤层30.26～40.20m，平均35.97m；纯煤厚度0.43～1.65m，平均0.83m；近水平煤层；硬度普氏系数f=3～4；煤层可采性按点计算93％，按面积计算95％；煤层厚度变化很小，规律明显，结构简单，煤类单一，煤质变化很小，全区可采，属稳定煤层。
顶板为十下灰，厚3.40～5.95m，平均4.86m，灰色、深灰色，块状，岩性、厚度变化均较小，致密坚实坚硬，裂隙较发育，泥岩伪顶呈树杈状，平均抗压强度116.52Mpa；底板厚度平均9.74m，岩性多变而不稳定，多为泥岩、砂质泥岩，局部相变为粉砂岩或砂岩。
1.2方案实施必要性
炮采工艺存在的不足：1、人工打眼放炮落煤、装煤，机械化程度低，劳动强度大。2、占用人员多，工作效率和单产低。3、采煤空间狭窄，行动不方便，且人员集中作业，安全隐患大。4、生产成本相对较高。5、从事采煤作业的职工，每年约按25%的比例快速递减，且难以补充。
2方案的提出及安全技术经济环境方面优缺点综合比较
2.1安全方面论证
与同等条件的炮采工作面相比：消除了打眼放炮对煤尘等存在的不安全因数，实现机械化落煤装煤，生产人员减少，安全系数提高。
2.2技术方面论证
安装该型采煤机落煤装煤，在技术上完全适应武所屯矿16煤的厚度、硬度、倾角和地质构造赋存情况，原有采面支护、运输方式基本不变，即可实现高档普采；保障了薄煤层条件下的安全高效，关键是降低了工人劳动强度。
2.3经济方面论证
同等条件下与炮采对拉工作面比较，可减少直接采煤工30人，每人年均费用10万元计算，可节约资金300万元；冲减多耗电费后，火工品费用每年可节约200万元，合计每年节约500万元。目前每台采煤机大约70万元左右，一次性购买两台共需140万元，采煤机每年维修费用按50万元计算，共需费用190万元。
2.4环境方面
1.减少政府行为干预。2011年12月1日济宁市国土资源局高新区分局专门下发了《关于城市规划区停止矿产资源开采的函》，二水平大部分区域煤炭资源被压覆。同时，济宁市政府对济宁至邹城公路压覆资源明令禁止开采，地方政府设阻明显。一水平三、九采区均在城市规划区外，受政府干预较少。
2.改善地企关系。因二水平五、七采区上方3层煤为太平煤矿开采，采后影响范围大、区内建筑斑裂补偿情况未彻底解决，村民误以为是我们开采引起，导致地企关系紧张；如果继续开采，误解会更深，村民意见更大，既增加费用也将影响正常生产。
3.减轻环保压力。目前矿井水排放量9360m3/d，其中二水平排放量9120m3/d，占总排放量的97%。二水平收缩后，减少排放量5520m3/d，减轻环保压力。
4.减少各类地面赔偿费用。矿井采矿范围减小，相应的采煤塌陷地面积也将大幅度减少，土地塌陷地治理、青苗赔偿费、房屋斑裂赔偿等费用同步减少。
3方案实施组织和设计
3.1武所屯矿在2012~2013年，根据当时工作面煤层赋存特征，选择使用了综采煤配套设备，由于煤层变薄、断层、设备故障及无法保证煤质等因素影响，推采一个工作面后，放弃了综采工艺。后来借鉴相邻矿井的经验，在炮采工作面探讨使用墩柱机械化铲煤技术，因监狱方过度制约及采购设备质量方面存在问题，铲煤效率较低，最终放弃使用。
3.2国内薄煤层机械化开采装备，经过考察研究主要有（1）螺旋钻机无人工作面的开采：回采工作面上无人，而是由螺旋钻机全部完成工作面内的破煤、装煤、运煤等各个工序，工作面的设备检修也都在工作面以外的巷道中进行。该采煤方法具有工作面内无人员、无设备、安全保障系数高、系统环节少、用人少、掘进率少、设备配置少、材料消耗少等优点。但存在设备初期投资大，巷道施工断面大（12m2以上），资源回收率较低等缺点。（2）刨煤机：刨煤机是一种井下采煤工作面集落煤、装煤、运煤自动化为一体的采煤机械。但刨采面上下缺口达7m以上，机头（尾）传动装置占位较宽，无法直接用支柱护顶的最大宽度达2.5m，对于采高低于0.8m的极薄煤层，上下缺口需挑顶，工作量较大，加之设备频繁移动，护顶难度也加大。（3)滚筒采煤机：目前薄煤层滚筒采煤机主要分为骑槽式和爬底板采煤机两种：骑槽式采煤机由输送机机槽支撑和导向，只能应用于开采厚度大于0.9m的煤层，因为当电动机功率为100kW时，其高度h=350mm，过煤空间高度为160~200mm，采煤机通过富余高度为90~200mm，输送机中部槽高度为180~200mm，因此最小高度为0.95m。
3.3薄煤层机组的选型：①煤机机身上配有微型转载机.螺旋滚筒割落的煤在挡煤板的配合下，先装入转载机，再由转载机垂直装入工作面输送机。装设转载机克服了小直径滚筒装煤不干净的困难。②滚筒固定，不能升降，采高等于滚筒直径。通过更换不同直径的滚筒适应不同的煤层厚度。③采煤机以牵引锚链为轨道，依靠缠绕在锚链上的牵引链轮转动带动自身沿底板爬行。牵引锚链延伸至上下顺槽张紧后固定。④螺旋滚筒与转载机旋转方向一致.因此采煤机有左右之分，左右工作面需分别选用。
4结合武所屯矿16煤赋存条件，设计采用MG100-TP型采煤机组成的高档普采工作面生产工艺流程如下：
4.1采煤工艺
工作面以MG100—TP型采煤机为主、配置SGB620/40T刮板运输机、乳化液泵站、单体液压支柱组成薄煤层高档普采工作面。
（1）采煤。采煤机双向采煤，人工跟机清理浮煤。正常截煤时，采煤机牵引速度一般控制在1—1.5m/min左右。上、下超前缺口采用爆破法。
（2）装煤、运煤。采煤机本身带有装煤机构，由螺旋滚筒切割下的煤，通过装煤机构转载到工作面输送机上，浮煤由人工清理。
（3）工作面支护及采空区处理
采用单体液压支柱配柱帽支护顶板，全部垮落法处理采空区。
（4）采煤机进刀方式及上下缺口布置
采煤机采用缺口直接推入法进刀，下超前缺口斜长不小于2.0m，上缺口斜长不小于5.0m，超前距离不小于1.6m，采用打眼爆破做出。
5方案风险分析、评估与对策
采用高档普采存在以下风险：1、对底板的平整度要求较高，不容许有割煤台阶存在；2、运行阻力较大，应适当提高牵引力；3、采煤机滚筒卧底量很小，如操作不当，采煤机导向装置容易与溜槽发生别卡、甚至自锁情况。4、牵引齿轨设在煤壁侧，影响了装煤效果。
6方案总体结论和建议
通过安全技术经济环境一体化论证，武所屯矿16煤层引进MG100-TP型爬底式采煤机，实现高档普采，在安全、技术、经济上是可行的。