关于长距离工作面采煤技术分析研究

崔彦军张艺

（平顶山裕隆能源发展有限公司河南平顶山467045）

中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：41-1413（2012）01-0000-01

摘要：合理的回采工作面长度能为安全高效提供有利条件，如何确定合理的工作面长度以求得最佳技术经济效果，一直被认为是矿井开采技术中值得重视的问题之一。在一定范围内加长工作面长度能够实现工作面高产高效，达到减人提效，降低成本的目的。但工作面过长时容易导致推进度下降，反而不利于稳产高产；反之，当工作面布置较短时，又会致使巷道万吨掘进率提高，获得的煤量少，带来工作面生产能力达不到充分发挥的弊端。因此，对回采工作面长度进行分析研究，确定合理的回采工作面长度范围，实现回采工作面稳产高产。

关键词：长距离工作面技术分析

一、工作面长度影响因素分析

（一）地质因素

1.地质构造。影响工作长度的地质构造主要是断层和褶曲。从工作面布置设计来看，一般以较大断层或褶曲轴作为划分工作面边界的依据，这就从客观上限制了工作面长度。在小断层发育的块段布置工作南时，由于小断层易扰工作面正规循环，造成工作面推进度下降，尤其是对机组采煤影响较大，此时工作面不宜过长。通常工作面内部发育的断层落差在1.5m—5.0m时对回采影响较大，当断层落差大于1.5m时，影响非综采工作面；当断层落差大于3.0m，时，对综采综放工作面回采将造成影响。

2.煤层厚度。当煤层较薄，工作面采高小于1.3m时，由于工作面控顶区及两巷空间小，不易操作和行人，工作面长度不宜过长；当煤层较厚，采高大于2.5m时，非综采工作面人工支护不便，操作困难，工作面长度布置亦不宜过长。

3.煤层倾角。煤层倾角不仅对工作面长度有影响，而且左右采煤方法的选择。通常情况下，煤层倾角越小，其对工作面长度布置为影响也小。当煤层倾角小于100时，工作面长度可视实际状况适当加长；当煤层倾角介于10—250之间，可按常规面长度布置；煤层倾角介于25—550之间，工作面长度上下同时作业困难，工作面长度不宜过长；煤层倾角大于550以上，工作面长度则不应超过100m。

4.围岩因素。围岩性质对工作面长度的影响主要是顶、底板，另外煤层自身的软硬程度对工作面长度也有一定的影响。通常伪顶过厚（厚度大于1.0m）和顶板过于破碎或坚硬条件下的工作面回采,由于支护工作量大复杂，支护难度较大，此时工作面不宜布置过长；“三软”煤层工作面底软、支护易扎底、顶底板移近量大，加之煤软，极易片帮，因而生产管理极其困难，这样的工作面也不宜过长。

5.瓦斯含量。瓦斯含量的大小对工作面长度有一定的影响。瓦斯含量小的煤层，工作面长度一般不受其通风条件的制约；瓦斯含量大的煤层，工作面长度越大则煤壁暴露的面积就越大，随着产量的提高，单位时间内瓦斯涌出量大，回采时需要的风量就大，但由于受工作面及两巷的断面限制，风量不可能无限地加大，因此，有些高瓦斯煤层工作面必须严格执行以风定产政策，同时在“双突”及高瓦斯矿井中，要充分地考虑到瓦斯含量及通风能力对工作面长度的影响。

（二）技术因素

1.回采工艺。工作面采用的回采工艺不同，对确定工作面长度有明显的影响。掩护支架工作面由于其回采工艺本身要求其出煤由下至上通过面向溜槽自溜运输，这就从客观上限制了工作面的长度不宜过长，高档普采工作面，为了充分发挥采煤机组的效能，实现工作面的高产高效，在同样的条件下工作面长度应比炮采长，简易支架放顶煤工作面，由于其开采煤层较厚，工艺上存在采、放煤，工作面生产能力大，因而在通常情况下，其面长应比普通炮采工作面长度要短些，综采(放)工作面，由于液压支架的使用能保证采煤机快速截割，减少辅助时间，因此，其工作面长度较非综采工作面要长，另外，因综采（放）支架装备费用高，而工作面愈长遇到地质构造变化的可能性愈大，此时工作面也不宜布置过长。

2.装备条件。不同的采煤方法，其支护和运输系统均不相同，采煤方法确定了，工作面支护也随之确定。工作面装备对工作面长度的影响主要表现在工作面设备运输能力和有效铺设长度。掩护支架工作面由于煤炭自溜而受工作面装备条件影响甚微，但要保证运输设备出煤能力必须与工作面生产能力相匹配，综采（放）工作面，大多数采用500KW或630KW以上功率的输送机。目前，我国已独立研制了新一代大功率、大运输量，长距离，高可靠性超重型工作面成套设备，并在大同煤矿集团公司四老沟矿大采高工作面试验开采成功。但随着煤炭市场经济运行形势的进一步好转和机械工业的不断发展，建设安全、优质高产高效矿井和工作面是形势所需，其要求综采（放）工作面“三机”设备必须向高层次发展。根据我国现阶段工作面生产能力，加之考虑到井下工作面生产条件和作业环境，各种型号输送机的有效长度按其最大铺设长度75%计，以便能充分发挥设备效能，达到提高单产的目的。

3.管理水平。管理工作水平的高低，对确定工作面长度的影响很大，如技术管理水平较高，具有能确保工作面的规格质量和设备正常运转，并对因地质条件局部变化出现的困难，能迅速采取措施进行正常回采，工作面长度宜取长些，否则应取短些。从生产管理来看，短工作面易于管理，这是由于地质变化小，顶板管理相对简单，工作面容易做到“三直两平”机电事故也少。对于初采初放用新的采煤方法矿井，由于受技术管理水平和设备操作熟练程度等因素的制约，工作面长度宜短些。

4.经济因素。在煤矿实际工作中，人们多以地质和技术因素来确定工作面长度，但在一定有装备和地质条件下，可以通过理论分析和计算，同样可以得到一个最优工作面长度范围。通常按产量和效率最高法（简称“双高法”）确定工作面合理长度区间，再进行工作面成本最低法（简称“一低法”）的分析计算，得出最佳的工作面长度。

二、工作面长度的确定

根据理论分析，并结合平时的生产实践以及高产高效工作面实例，在充分地调研认证的基础上，初步提出了回坡底矿回采工作面长度的合理范围。

三、推广前景

1.回采工作面长度的选择不仅要考虑地质和技术要素，还要进行经济要素的分析计算，寻求出技术上可行，经济上合理，又适合矿井具体条件的最佳工作面长度，提高矿井技术经济效益。

2.回采工作面长度与工作面产量和回采工效的关系并非线性增加，其增幅随面长的加大而逐渐减少；回采工效则随面长增加而呈先减升后降低的趋势，其间有一个最优值区间。

3.假如生产系统如通风、人员和材料运送、煤炭运送和巷道维护等方面都能满足工作面生产能力的需要，采用高生产能力、高可靠性、大功率的采煤机及工作面输送机，加之良好的工作面支护系统：走向长壁工作面最优长度可达180-210m。