綜采支架一次采全高采煤技術的研究及實踐應用

劉福祥，陳 穎，胡圣峰，陳伯喜

（微山湖礦業集團有限公司，山東 濟寧 277606）

綜采支架一次采全高采煤技術的研究及實踐應用

劉福祥，陳 穎，胡圣峰，陳伯喜

（微山湖礦業集團有限公司，山東 濟寧 277606）

為認真貫徹落實“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，加強煤礦開采安全技術管理，保障煤礦安全生產，提高煤炭資源采出率，經過科學的論證，23下01工作面采用了一次采全高綜采工藝。不但解決了煤礦開采困難的問題，而且也解決了厚煤層礦井高效和安全問題，并成為當前厚煤層開采的主要方法。

綜采支架；一次采全高；頂板；回采率

1 工作面概況和煤層賦存特征

23下01工作面是二采區（3下）東翼開采的第二個工作面，其南面是23下02工作面，已回采完畢；北面是23下03工作面，尚未開采；西面是陸地采區軌道下山，東面以濟微公路保護煤柱為界。上面是23上05、23上07、23上09、23上11工作面采空區。

23下01工作面可采走向長度644m，可采傾斜長度169m，面積108973m2。

23下01工作面回采的煤層為山西組3下層煤，煤層厚度3.9～4.6m,平均4.15m,煤層結構簡單。本工作面煤質穩定、黑色、弱玻璃-玻璃光澤、平坦狀、粒狀、貝殼狀斷口、裂隙節理不發育、性脆多呈線理狀，條帶狀結構，煤巖類型為暗亮--亮暗煤型。煤層走向為東北～西南,傾向為北西，傾角1°～19°，平均10°左右，多數情況下為8°左右。工作面沿偽傾斜方向布置：在切眼附近坡度5°～15°，一般9°左右；停采線附近坡度3°～5°,平均約4°左右。

2 采煤方法選擇

根據23下01工作面煤層的賦存特征、開采技術條件，可采用走向長壁后退式采煤法放頂煤綜采工藝開采，也可采用走向長壁后退式采煤法大采高綜采工藝開采。

1）走向長壁后退式采煤法放頂煤綜采工藝。

放頂煤綜采工藝在礦井應用多年，工人對生產工藝操作熟練，便于安全管理，有利于集中生產，單產高，對煤層厚度變化大、構造復雜的地質條件有較好的適應性，出煤點多，生產效率高。但是工作面斷面小，不利于通風管理，回采工序復雜且采出率低，煤質差，粉塵大，煤層自燃發火、瓦斯集聚隱患大。

2）走向長壁后退式采煤法大采高綜采工藝。

大采高綜采工藝有利于集中生產，工作面單產高，效率高，系統簡單，與放頂煤綜采相比，沒有了放煤工序，采煤工序簡單且易管理，含矸率低，成本低，提高了資源采出率，增大了綜采工作面的通風斷面，便于通風管理。該開采方式設備初期投資較高，設備噸位重，外形尺寸大，不便于安裝、拆卸、維修、運輸，工作面礦壓顯現強烈，煤壁松軟時易片幫。

通過兩種開采工藝比較和工作面巷道布置方式，遵循有利于礦井穩產、高產，提高煤炭回收率，積極提高礦井開采技術水平， 23下01工作面決定采用走向長壁后退式采煤法大采高綜采工藝開采，全部垮落法處理采空區頂板。

3）采高和放煤高度的確定。

根據煤層厚度3.9～4.6米，平均4.15米，所選一次采全高液壓支架的支撐高度(2.5～5.2米)，結合采煤機的滾筒直徑2.24米，采煤機割煤高度為2.5～4.45米，所以確定本工作面割煤高度為2.8～4.45米。當工作面受斷層或火成巖等地質構造影響，破矸區域最低采高不應小于2.8m，最大采高不大于3.0m。當煤層厚度低于4.45m時一次采全高，煤層厚度大于4.45m時，沿頂留底回采。煤機滾筒截深為0.63m，確定循環進尺為0.6m。

3 綜采設備選擇

礦井原來使用的ZFQ2000-16/24輕型放頂煤支架，現已使用多年，支架老化嚴重，且綜采放頂煤工藝回采率相對較低，再加上煤層厚度局部小于4m，根據《煤礦安全規程》及有關法律、法規的相關要求，不能采用綜采放頂煤工藝進行開采，因此為認真貫徹落實“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，加強煤礦開采安全技術管理，保障煤礦安全生產，提高煤炭資源采出率，公司決定將綜采放頂煤工藝升級改造成大采高綜采工藝，通過近一年的多次調研、考察、論證，最后選定了符合礦井實際情況的綜采設備。

一次采全高綜采工作面采煤機械選用上海創力礦山設備有限公司生產的MG400/930-WD型電牽引采煤機一臺，采煤機裝機總功率為930KW，截深630mm，滾筒直徑2240mm，適應采高范圍2500～4450mm，工作面運煤機械選用SGZ830/630刮板運輸機一套，該運輸機裝機總功率2×315kw，輸送量1200t/h，最大運輸長度200m。工作面支護選用鄭州煤礦機械廠生產的液壓支架，基本支架采用ZZ5600/25/52型四柱支撐掩護式液壓支架液，過渡支架采用ZZG6000/25/52型四柱支撐掩護式過渡液壓支架，端頭支架采用ZT12600/24/48型端頭支架，超前支架采用ZFX13500/19/38型巷道支架。

工作面選用基本液壓支架ZZ5600/25/52型液壓支架，支護強度0.84 MPa， ZZG6000/25/52型過渡液壓支架，支護強度0.85 MPa，其支護強度均大于0.6321Mpa(工作面合理的支護強度)。

根據工作面條件與支架適應條件，選用ZZ5600/25/52型液壓支架，在滿足頂板管理支護強度需要的同時，也能滿足底板比壓值要求。通過對比、驗算，工作面支護方式及支架選型能滿足要求。

4 斷層和頂板管理

1）23下01工作面地質構造較復雜，在運輸順槽掘進揭露斷層4條FL1、FL2、FL3、FL4；在軌道順槽掘進揭露斷層3條FL5、FL6、FL7，在運輸順槽導8點前62m掘進時揭露火成巖至導8點前86 m結束；在切眼導15點前69m至導15點前72.5m結束；掘進時揭露火成巖在回采范圍內，經過分析運輸順槽和切眼極有可能是一條，往工作面內延伸，對回采產生較大影響；回采過斷層、火成巖時，均做好頂板管理工作并制定過斷層、火成巖安全技術措施。

2）23下01工作面采用追機移架的方式對頂板進行及時支護。在采煤機割煤后，先移支架，再移刮板輸送機，即割煤→移架→移刮板輸送機；正常移架要滯后采煤機滾筒3～5架，不得超過6架。頂板破碎時要緊跟前滾筒移架，并采用帶壓移架的方式移架。當煤壁片幫嚴重時，可人工操作超前移架，不等采煤機割煤，就進行移架，再進行其它操作，工藝為移架→割煤→移刮板輸送機。

5 主要結論

23下01工作面回采實踐證明，支架設計選型合理，滿足了厚煤層綜采工作面頂板支護的要求，支架工作狀態穩定，保證了回采工作面的安全生產。一次采全高綜采工藝不僅實現了安全高效開采，而且大幅度提高了煤炭回采率，取得了良好的技術經濟效益。為公司的一次采全高綜采工藝的應用提供了寶貴的經驗。

劉福祥，男，工程師，山東科技大學采礦工程專業畢業，從事技術管理工作。