边角煤短壁开采方案设计

某煤矿矿井首采区位于井田东部，初期开采 4#煤层，首采区煤层平均厚度为 6.95 m，煤层厚度较厚，为井田内稳定可采煤层。煤层结构简单，煤层倾角 3°~8°，直接顶为泥岩，泥质结构疏松，易风化，层理发育，基本顶为 K8 中砂岩，坚硬密实，裂隙不发育。在工作面开采过程中，由于受断层及保安煤柱影响，在采区内留有多块段边角煤。村庄压煤总量 927 万 t，其中 4-103 工作面外部受村庄影响，压煤量 70 万 t，4-112 工作面外部影响压煤量160 万 t，一采区左翼村庄压煤量 697 万 t。区段煤、块段煤压煤总量 318.6 万 t。为了合理开采边角煤、块段煤，特此对边角煤开采进行研究，并设计制定方案。

2 开采方案研究

首先先开采边角煤、块段煤、构造影响压煤，而不考虑村庄压煤，待边角煤开采成功后，再研究制定村庄压煤开采方案。

根据煤矿现状，确定 4-112 受 F15 断层影响5 号块段为试采煤块。通过对中煤东坡煤矿及神华布尔塔煤矿的考察得知，东坡煤矿采用旺格维利短壁式采煤法的开采回收率大概为 53%左右，该采煤法相对工艺简单、通风及巷道布置比较合理，适用于开采边角煤、构造压煤及村庄压煤。根据已采工作面回采时涌水量情况，预计本工作面正常涌水量为 5~10 m3 /h，最大涌水量为 30 m3 /h。

2.1 短壁开采设计

利用原 4-1122 巷双巷布置准备巷道，在原4-1122 巷道左侧 20 m 处再施工一条巷道作为回风巷道，原 1122 巷作为进风巷，每 50 m 布置一条联巷，隔 165 m 施工两条支巷，支巷间距 20 m，在主运巷后部再以 204°方位角掘送两条主运巷，每间隔20 m 掘送支巷，主要推采外部不规则三角区部分，村庄煤柱预留，采用双翼对拉旺格维利巷道布置，每采 3~5 个支巷留设一段 10 m 煤柱，采硐长度 9 m(回采时根据顶板变化情况及时调整)。开采方案设计如图 1 所示。

2.2 设备配备

根据考察掌握的信息，在矿井使用的设备中，连采机及配套系统相对比较成熟，能够满足矿井的生产要求，通过设备对比，预计配备装备见表 1。

2.3 生产能力

(1)掘进时生产能力。循环产量 149.3 t，日产量 895.8 t，月产量 21499 t，班运量 384 t。每小时铲车运输 4 次可满足每班 2 个循环掘进出煤量。

(2)采硐回采时生产能力。循环出煤量 205.3t，日产量 1848 t，月产量 44352 t，班运量 640 t。每 9 min 铲车运输 1 次可满足每班 3 个采硐出煤量。

3 经济效益分析

3.1 产出指标分析

该区段地质储量量约 88 万 t。采用长臂开采该区段，可以布置一个顺槽长度 750 m，采面长度 100m 的工作面，可采储量为 40.8 万 t。采用短壁开采该区段，根据工作面巷道和采硐布置及东坡煤矿工作面回采率约为 53%的情况，可采储量为 46.6 万 t。相对比而言短壁开采可回收长臂开采所不能回收的资源，长臂开采虽然可大面积回收资源，但留设煤柱较大，边角煤、块段煤的资源回收率相对短壁开采较低，因此边角煤、块段煤采取短壁开采比较合适。

3.2 成本指标分析

(1)采用长臂开采需投用支架 57 架、采煤机1 套、回采溜子、转载溜子机破碎机各 1 部、皮带机 1 部、负荷中心 4 台及相配套的各类设备等，根据现有装备水平，100 m 长工作面需投入资金大概8000 万元(采煤机 1000 万元、顺槽皮带 1500 万元、支架 2400 万元、回采溜子、转载机、破碎机等 2000万元、负荷中心 4 台 1100 万元)，不包括掘进时投入的设备。

(2)采用短壁采煤法开采需投入资金 4000万元。

(3)经济指标：长臂开采吨煤单价按吨煤实际价 630 元计算，可实现销售收入 2.57 亿元，按在实际吨煤成本 368 元/t 计算，可实现利润 1.06 亿元。短壁开采如同掘进巷道，需施工支护巷道 6500m，经计算支护单价 2340 元/m，预计支护成本 1521万元，预计投入人工费 1.2 亿元，加上设备投入 4000万元，预计共需投入 6150 万元，可实现销售收入2.93 亿元，实现利润增收 2.315 亿元，效益非常可观，在后续的工作面回采过程中，将会创造更大的利润。

4 结 论

结合煤矿边角煤现场实际情况，通过考察，针对边角煤开采提出了短壁开采方案，该方案能够回收煤矿储量 46.6 万 t，增加 2.315 亿元利润，提高了煤炭资源的利用率，延长了矿井服务年限，并能够满足现场的安全正常回采。