輕型液壓支架綜采放頂煤開采工藝的應(yīng)用

文/司坤善

（作者系山西澤州天泰西陳莊煤業(yè)有限公司總經(jīng)理）

隨著煤礦企業(yè)兼并重組整合的推進(jìn)，相當(dāng)一部分礦井都是由很多小煤礦整合而成的，這些礦井資源支離破碎，地質(zhì)條件復(fù)雜。因而，這些煤礦開采工藝的選擇至關(guān)重要。輕型液壓支架綜采放頂煤開采工藝，具有大型綜采設(shè)備安全好、產(chǎn)量高、用人少、效率高、頂板易于管理、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，與普通綜采設(shè)備相比還具有體積小、重量輕、對運(yùn)輸巷道規(guī)格要求小，安裝、拆除、運(yùn)輸方便，能較好地適應(yīng)在復(fù)雜地質(zhì)條件下開采的優(yōu)勢。輕放工藝適用于煤層地質(zhì)條件較復(fù)雜、頂板破碎、煤層厚度4～12m、傾角小于25°，直接頂板穩(wěn)定或中等穩(wěn)定以下的條件，特別適用于地質(zhì)條件較復(fù)雜的中小型礦井，是煤礦提高生產(chǎn)能力，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效開采途徑。山西澤州天泰西陳莊煤業(yè)有限公司依據(jù)自身實(shí)際，選用輕放開采工藝的成功實(shí)踐表明，輕放開采工藝不僅能夠解決中小型煤礦頂板管理的安全問題，也為中小型煤礦實(shí)現(xiàn)礦井機(jī)械化提供了強(qiáng)有力的保障。

一、山西澤州天泰西陳莊煤業(yè)有限公司采煤工藝的選擇條件

山西澤州天泰西陳莊煤業(yè)有限公司是根據(jù)晉煤重組辦發(fā)（2009）39號文件批準(zhǔn)，由原晉城市晉宏實(shí)業(yè)有限公司西陳莊煤礦和澤州縣下村鎮(zhèn)興天煤礦重組整合而成立的股份制企業(yè)，由山西澤州天泰能源有限公司控股經(jīng)營。礦井生產(chǎn)能力為45萬噸/年，現(xiàn)開采3號煤層，煤層平均厚度5.5m，傾角3～8°。偽頂為黑色薄層狀泥巖，水平層理十分發(fā)育，含植物化石，隨著煤層開采而向下冒落，平均厚0.2～0.8m，當(dāng)偽頂不發(fā)育時(shí)，煤層直接與直接頂板接觸。直接頂為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥巖，裂隙不太發(fā)育，厚4.00～5.30m，平均厚4.70m，個(gè)別地段的直接頂為細(xì)粒砂巖及粉砂巖。基本頂為灰白色粉砂巖，質(zhì)較堅(jiān)硬，厚15.00～18.10m,平均厚度為16.10m。底板為深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，厚2.00～5.00m，平均厚3.30m。根據(jù)煤層賦存情況，如選用分層開采，偽頂較厚難以管理，且由于偽頂隨采隨落，將造成煤質(zhì)含矸率高，工人檢矸勞動(dòng)強(qiáng)度大；同時(shí)，由于煤層多具紋理結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育，易破碎。因此綜合考慮各種因素，確定選用綜采放頂煤采煤工藝。根據(jù)所采煤層頂板巖石的性質(zhì)和厚度及壓力，按巖石工程地質(zhì)特征分類，其頂板巖石為不穩(wěn)定巖石。因此選擇頂板管理方法為全部垮落法。

二、主要配套設(shè)備

1.ZF2600/18/26型低位放頂煤液壓支架；

2.MG160/380-WD電牽引采煤機(jī)；

3.前部刮板輸送機(jī)：SGZ-630 ／220；

4.后部刮板輸送機(jī)：SGZ-630 ／150；

5.乳化液泵站：MRG200/31.5C。

三、回采工藝

1.進(jìn)刀方式：進(jìn)刀方式為工作面端頭斜切進(jìn)刀，雙向割煤。

2.作業(yè)流程：采煤機(jī)割煤→收前探梁→移架→推前部刮板輸送機(jī)→清煤→放頂煤→拉后部輸送機(jī)。

3.回采工藝說明：

（1）割煤。割煤高度控制在2.4±0.1m之間，割平頂?shù)?，不留傘檐，割煤后及時(shí)伸出前探梁護(hù)頂。

（2）移架。采煤機(jī)割煤后，距采煤機(jī)前滾筒3～5架依次順序隨機(jī)移架，追機(jī)作業(yè)。

（3）推前部輸送機(jī)。滯后采煤機(jī)后滾筒15m推移前部輸送機(jī)，運(yùn)輸機(jī)最小彎曲段不小于15m，按照從機(jī)頭到機(jī)尾或從機(jī)尾到機(jī)頭的順序交替推移，多點(diǎn)操作，推移后保證輸送機(jī)平直。

（4）放頂煤。工作面初采時(shí)，不回收頂煤，當(dāng)推進(jìn)至6～8m時(shí)頂板垮落，方可進(jìn)行回收頂煤，若頂板不能自行垮落，可采取措施進(jìn)行強(qiáng)制放頂，距停采線10m時(shí)，只進(jìn)行割煤，不放頂煤，同時(shí)開始鋪雙層金屬網(wǎng)，為工作面回撤做準(zhǔn)備。

（5）拉后部輸送機(jī)。放煤后從機(jī)頭到機(jī)尾或從機(jī)尾到機(jī)頭的順序交替拉后部輸送機(jī)，拉后部運(yùn)輸機(jī)前清凈架間、架后大塊煤，以減少拉后部輸送機(jī)阻力，嚴(yán)防夾破管路，同時(shí)多點(diǎn)操作，嚴(yán)防拉成急彎。

（6）過渡支架移設(shè)。前部刮板輸送機(jī)推直后，及時(shí)移設(shè)過渡架，移設(shè)過渡支架前必須先打好超前支護(hù)，清凈浮煤雜物，保持輸送機(jī)平直。

四、作業(yè)方式

采用兩采一準(zhǔn)，兩班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備。

五、應(yīng)用效果分析

輕放開采工藝首先從2011年9月開始在西陳莊煤礦3304回采工作面進(jìn)行試生產(chǎn)，3304回采工作面順槽長度800m，切眼長度150m，煤層厚度5.8m。生產(chǎn)以來，效果良好。實(shí)踐表明，輕放開采工藝具有以下優(yōu)越性：

1.放頂煤開采工藝簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少了生產(chǎn)人員，有利于實(shí)現(xiàn)礦井的合理集中生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的有效途徑。采用輕放工藝前回采工人數(shù)為每班30人，采用輕放工藝后減少到每班25人。采用高檔普采工藝時(shí)工作面平均單產(chǎn)達(dá)到了22000噸／月；采用整體組合支架放頂煤回采時(shí)工作面平均單產(chǎn)為30000噸/月；采用輕放工藝后，工作面平均單產(chǎn)達(dá)到了43000噸／月。

2.緩解了采掘關(guān)系緊張問題，降低了巷道掘進(jìn)工程量，減少了工作面倒面次數(shù)和材料消耗。采用高檔普采工藝分2～3層開采，不僅巷道掘進(jìn)工程量大，采面銜接緊張，而且分層開采需鋪設(shè)金屬網(wǎng)或塑料網(wǎng)等。采用輕放工藝后一次全部采出，不再鋪設(shè)金屬網(wǎng)或塑料網(wǎng)，節(jié)省了材料，減少了工序，煤巷掘進(jìn)工程量減少。而且提高了煤炭質(zhì)量，解決了上分層開采時(shí)，由于偽頂較厚，隨采隨落，原煤含矸率高的問題。

3.降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，提高了采面安全可靠程度。采用輕放工藝后，從根本上避免了人員進(jìn)入工作面機(jī)道作業(yè)，頂板管理得到加強(qiáng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，作業(yè)環(huán)境得到了根本改善。

4.輕放工藝解決了原采用整體組合支架放頂煤回采時(shí)支架穩(wěn)定性差，容易倒架，采煤機(jī)割煤后不能及時(shí)移架控制頂板，造成架前漏頂、冒頂現(xiàn)象，同時(shí)，解決了整體組合支架和單體支柱容易鉆底，壓死架，造成工作面推進(jìn)困難的問題，提高了資源回收率。采用整體組合支架放頂煤回采時(shí)工作面回采率只有80%，采用輕放工藝后工作面回采率達(dá)到了93%以上。

5、如果在輕放工作面配套粉碎機(jī)和與工作面相適應(yīng)的順槽運(yùn)輸設(shè)備，工作面生產(chǎn)能力將大大提高，可在90萬噸/年以下礦井中推廣使用。