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摘 要：浅析朔里矿业煤系伴生高岭土地质和资源状况、支护设备选型，以及安全经济性分析。
关键词：高岭土开采；支护方式；安全经济性
中图分类号：TG315.4文献标识码： A 文章编号：
煤系高岭土，在朔里矿业有着丰富的矿产资源，当前只作为副产品开采。主要采用炮采工艺，液压支柱配合铰接顶梁支护，自行组织生产。这种方式的开采工艺，生产效率较低，劳动强度较大，安全系数较低，资源也浪费严重。因此，对其开采工艺有必要进行深入的研究和探讨。而国外在开采硬煤系伴生矿层时，则实现了综合机械化。有的已采用了联合采矿机落矿、刮板输送机运矿和液压自移式支架管理顶板。机械化水平提高了，劳动组合又采用了综合的方式，使得采场管理也简单多了，效率得以大大提高。
一、煤系伴生高岭土地质状况
煤系高岭土矿场，主要位于二迭系下二盒子组底部的一层铝质泥岩之中，距离矿井主采的5#煤层底板约10-25m。铝质泥岩在本矿层位也比较稳定，分布较广，属于硬质矿场。它的平均矿层厚度在3.0-3.5m之间。通常都采用长壁崩落法回采工艺进行开采，以DZ25单体液压支柱加铰接顶梁支护。由于采高仅2.3m，所以资源回收率较低，这样就无形当中浪费了大量的不可再生资源。
二、开采支架的选型
1）组合支架的选型。为便于开采，在现有的生产条件下，根据高岭土地质赋存条件，在工作面选用ZH1600/24/32Z（K）型整体顶梁组合式液压支架代替了现有装备（见表1）。
表1 支架选型参数表
2）液压支护的强度验算。①对于支护强度来说，当老顶初次来压时，支护强度达到450KN/m2，而底板比压达4.5MPa，该值即为工作面的矿压参数。其对顶支护强度可用下式表示：支架支护强度：P＝F/S＝1600/（2.8×0.96）＝595（KN/m2）。现实中，必须要求液压支架支护工作强度大于老顶初次来压时所需支护强度，即要大于450KN/m2方可，因此我们选择了ZH1600/24/32Z（K）型整体顶梁组合液压支架，其支护强度完全满足了实际要求。②对底支护强度验算。液压支架支柱对底板的比压为：P＝F/S＝400/（3.14×0.1272/4）＝31.59（MPa），式中ф110mm支柱接支撑底板部分的外径为127mm。
由于液压支架对底比压大于工作面底板允许比压，所以工作面的液压支架必须加装柱鞋。其柱鞋的尺寸计算如下：SZX＝ф2PB/Pd=1102×19.6/4.5＝52702mm2，所以求得柱鞋直径为фZX＝230mm。式中ф为支架柱径（mm）；PB为泵站工作压力（19.6 MPa）；Pdby为工作面底板允许比压（4.5MPa）。根据以上的计算结果可知，对于整体顶梁组合液压支架，选择配用ф260mm直径的柱鞋较为合适，方能满足支护要求。
3）通风能力验算。通过初步计算，选择了ZH1600/24/32Z（K）整体顶梁组合液压支架作为主要支护设备，其工作面实际最大、最小控顶距均为2.8m，采高为3.0m，通风断面积为8.4m2；而使用现有的单体液压支架加铰接顶梁组合支护的最小控顶距为3.0m，采高为2.3m，通风断面6.9m2。显而易见，该整体顶梁组合液压支架后工作面通风断面大于单体加铰接顶梁支护的通风断面，故采用ZH1600/24/32Z（K）整体顶梁组合液压支架就能满足工作面通风的要求。
4）整体安全保障性。采用整体顶梁组合液压支架支护开采高岭土，与其单柱支柱加铰接顶梁支护方式相比，在安全保障性方面明显有以下优点：一是液压支架护顶面积大，不容易出现漏顶；二是整体液压支架由托梁结构将整个工作面支架有效的连为整体，不会出现倒架现象；三是整体液压支架的初撑力较大（1600KN/架），其支护强度大（0.595MPa），它对初采、末采、初次来压、周期来压均能有效控制。在人为的安全管理上来说，一是整体支架移架简单，对人为操作要求低；二是自动化程度高，从而减少了这些环节上诱发事故发生的可能性。
三、技術经济性分析
1）两种支护工艺比较分析。采用两种支护回采工艺相比，有许多不同之处，对比结果列入见表2。
表2 两种支护方式下的回采工艺对比
表3 劳动组织形式对比
3）主要技术指标比较。两种支护方式下的回采，主要技术指标对比（表4）。
表4两种方式支护回采主要技术指标对比
项 目 单柱+铰接顶梁 整体顶梁组合液压支架
4）经济性分析。当前，高岭土矿石平均开采成本为305元/吨，而市场销售原矿为320元/吨，利润15元/吨。使用组合支架后，每月增收部分＝多出矿石利润＋节省材料费用 ＝（31500-7800）×15＋31500×1.5＝402750元，显然一年能创利483.30万元。现只一个区回采，若多个区，创造的利润就更大了。
四、结论
总体效果：①采用整体顶梁组合液压支架比单柱+铰接顶梁支护工艺安装、拆除和管理简单易行；②安全性更高；③劳动强度降低，效率提高；④经济技术指标及支护效果都得到了合理优化。
关键词：高岭土开采；支护方式；安全经济性
中图分类号：TG315.4文献标识码： A 文章编号：
煤系高岭土，在朔里矿业有着丰富的矿产资源，当前只作为副产品开采。主要采用炮采工艺，液压支柱配合铰接顶梁支护，自行组织生产。这种方式的开采工艺，生产效率较低，劳动强度较大，安全系数较低，资源也浪费严重。因此，对其开采工艺有必要进行深入的研究和探讨。而国外在开采硬煤系伴生矿层时，则实现了综合机械化。有的已采用了联合采矿机落矿、刮板输送机运矿和液压自移式支架管理顶板。机械化水平提高了，劳动组合又采用了综合的方式，使得采场管理也简单多了，效率得以大大提高。
一、煤系伴生高岭土地质状况
煤系高岭土矿场，主要位于二迭系下二盒子组底部的一层铝质泥岩之中，距离矿井主采的5#煤层底板约10-25m。铝质泥岩在本矿层位也比较稳定，分布较广，属于硬质矿场。它的平均矿层厚度在3.0-3.5m之间。通常都采用长壁崩落法回采工艺进行开采，以DZ25单体液压支柱加铰接顶梁支护。由于采高仅2.3m，所以资源回收率较低，这样就无形当中浪费了大量的不可再生资源。
二、开采支架的选型
1）组合支架的选型。为便于开采，在现有的生产条件下，根据高岭土地质赋存条件，在工作面选用ZH1600/24/32Z（K）型整体顶梁组合式液压支架代替了现有装备（见表1）。
表1 支架选型参数表
2）液压支护的强度验算。①对于支护强度来说，当老顶初次来压时，支护强度达到450KN/m2，而底板比压达4.5MPa，该值即为工作面的矿压参数。其对顶支护强度可用下式表示：支架支护强度：P＝F/S＝1600/（2.8×0.96）＝595（KN/m2）。现实中，必须要求液压支架支护工作强度大于老顶初次来压时所需支护强度，即要大于450KN/m2方可，因此我们选择了ZH1600/24/32Z（K）型整体顶梁组合液压支架，其支护强度完全满足了实际要求。②对底支护强度验算。液压支架支柱对底板的比压为：P＝F/S＝400/（3.14×0.1272/4）＝31.59（MPa），式中ф110mm支柱接支撑底板部分的外径为127mm。
由于液压支架对底比压大于工作面底板允许比压，所以工作面的液压支架必须加装柱鞋。其柱鞋的尺寸计算如下：SZX＝ф2PB/Pd=1102×19.6/4.5＝52702mm2，所以求得柱鞋直径为фZX＝230mm。式中ф为支架柱径（mm）；PB为泵站工作压力（19.6 MPa）；Pdby为工作面底板允许比压（4.5MPa）。根据以上的计算结果可知，对于整体顶梁组合液压支架，选择配用ф260mm直径的柱鞋较为合适，方能满足支护要求。
3）通风能力验算。通过初步计算，选择了ZH1600/24/32Z（K）整体顶梁组合液压支架作为主要支护设备，其工作面实际最大、最小控顶距均为2.8m，采高为3.0m，通风断面积为8.4m2；而使用现有的单体液压支架加铰接顶梁组合支护的最小控顶距为3.0m，采高为2.3m，通风断面6.9m2。显而易见，该整体顶梁组合液压支架后工作面通风断面大于单体加铰接顶梁支护的通风断面，故采用ZH1600/24/32Z（K）整体顶梁组合液压支架就能满足工作面通风的要求。
4）整体安全保障性。采用整体顶梁组合液压支架支护开采高岭土，与其单柱支柱加铰接顶梁支护方式相比，在安全保障性方面明显有以下优点：一是液压支架护顶面积大，不容易出现漏顶；二是整体液压支架由托梁结构将整个工作面支架有效的连为整体，不会出现倒架现象；三是整体液压支架的初撑力较大（1600KN/架），其支护强度大（0.595MPa），它对初采、末采、初次来压、周期来压均能有效控制。在人为的安全管理上来说，一是整体支架移架简单，对人为操作要求低；二是自动化程度高，从而减少了这些环节上诱发事故发生的可能性。
三、技術经济性分析
1）两种支护工艺比较分析。采用两种支护回采工艺相比，有许多不同之处，对比结果列入见表2。
表2 两种支护方式下的回采工艺对比
表3 劳动组织形式对比
3）主要技术指标比较。两种支护方式下的回采，主要技术指标对比（表4）。
表4两种方式支护回采主要技术指标对比
项 目 单柱+铰接顶梁 整体顶梁组合液压支架
4）经济性分析。当前，高岭土矿石平均开采成本为305元/吨，而市场销售原矿为320元/吨，利润15元/吨。使用组合支架后，每月增收部分＝多出矿石利润＋节省材料费用 ＝（31500-7800）×15＋31500×1.5＝402750元，显然一年能创利483.30万元。现只一个区回采，若多个区，创造的利润就更大了。
四、结论
总体效果：①采用整体顶梁组合液压支架比单柱+铰接顶梁支护工艺安装、拆除和管理简单易行；②安全性更高；③劳动强度降低，效率提高；④经济技术指标及支护效果都得到了合理优化。