基于頂板破碎條件下連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝技術(shù)

李　超

（陽(yáng)煤集團(tuán)五礦， 山西　陽(yáng)泉　045209）

引言

煤炭資源的科學(xué)開發(fā)與合理利用，對(duì)于推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)而言具有非常重要的作用。工作面頂板破碎在煤炭開采的過(guò)程中，有可能造成一定的安全隱患，這時(shí)候通常需要通過(guò)錨桿支護(hù)的方式進(jìn)行處理，從而盡量防止煤層冒落。在頂板破碎條件下的連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝，能夠在一定程度上提高工作的安全性，提高煤炭開采效率，同時(shí)，也能夠減少一定人力與物力資源的投入，降低生產(chǎn)成本。

1　頂板破碎條件下的煤炭開采工程

為了更好地對(duì)頂板破碎條件下的連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝進(jìn)行充分分析與探究，以A煤礦為例，對(duì)該煤礦的煤炭開采工程進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

該煤礦的2號(hào)煤層厚度為15 m。由于煤層過(guò)厚，在煤炭開采與挖掘過(guò)程中具有一定的難度。該煤層的開采區(qū)，舉架高度為4.3 m，放煤高度為11 m，其煤層的主要特征如下：

1）該煤層的傾斜度小，傾斜角約為3°～4°左右，煤層深厚，約為140～280 m。該煤層靠下部分主要由長(zhǎng)焰煤組成，其靠上部分主要由矸煤組成。煤層共計(jì)分為6～8層，其組成成分復(fù)雜，且多處破碎，完整性差。

2）煤層間隔具有少量瓦斯，存在一定的自燃隱患，其最短的自然發(fā)火期約為10 d左右，危險(xiǎn)性較大，煤塵發(fā)生爆炸的可能性很高。

3）煤炭開采工程的工作面巷道高5.7 m，工作面巷道寬為6 m。

這種情況下進(jìn)行煤炭開采任務(wù)，頂板支護(hù)的難度較大，較短的空頂距離也對(duì)巷道的掘進(jìn)造成一定的困難。對(duì)煤層特點(diǎn)進(jìn)行綜合考量，通過(guò)對(duì)連續(xù)采煤機(jī)的合理應(yīng)用，并搭配以相關(guān)配套設(shè)施，對(duì)工作面巷道進(jìn)行掘進(jìn)。

2　連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)施設(shè)備

煤炭的開采與挖掘工程，可以通過(guò)連續(xù)采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)工作面巷道的掘進(jìn)，并利用其相關(guān)的配套設(shè)備實(shí)現(xiàn)煤層的截割及裝載運(yùn)輸。需要注意的是，在煤炭工作面巷道掘進(jìn)工作中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定及操作施工規(guī)范進(jìn)行作業(yè)。

利用連續(xù)采煤機(jī)的截割功能進(jìn)行巷道的掘進(jìn)，并安排梭車及粗碎破碎機(jī)連續(xù)跟進(jìn)，進(jìn)行煤體的破碎工作，可將破碎之后的煤體，通過(guò)膠帶礦用傳輸機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸[1]。在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)利用錨桿鉆機(jī)及錨桿、錨索、托板、及支護(hù)網(wǎng)進(jìn)行工作面的頂板支護(hù)工作，其掘進(jìn)工藝所需要的具體設(shè)施設(shè)備見(jiàn)表1。

表1　在頂板破碎條件下進(jìn)行連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝所需設(shè)備設(shè)施統(tǒng)計(jì)表

3　連續(xù)采煤機(jī)在頂板破碎條件下的掘進(jìn)工藝

3.1　落煤環(huán)節(jié)

在頂板破碎的條件下，使用ML360A型號(hào)的連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，首先對(duì)煤層進(jìn)行截割，繼而進(jìn)行煤層的切槽與采垛，并對(duì)產(chǎn)生的浮煤進(jìn)行清理，支護(hù)頂板，并不斷重復(fù)以上環(huán)節(jié)進(jìn)行掘進(jìn)。

在掘進(jìn)工作巷道時(shí)，可以通過(guò)分別截割的方式來(lái)進(jìn)行，從而保證巷道的完整性。在進(jìn)行煤層截割時(shí)，可以調(diào)整截割頭，使之處于巷道頂板處，在截割時(shí)，可以按照自上而下的順序進(jìn)行作業(yè)。截割至底部時(shí)，調(diào)整連續(xù)采煤機(jī)的位置，進(jìn)行底部煤層的截割，可以循環(huán)進(jìn)尺的方式進(jìn)行作業(yè)，以保持巷道平坦。在余煤裝載完畢之后，將空間截割為3 700 mm×3 300 mm×3 000 mm大小，將連續(xù)采煤機(jī)移至巷道的另一側(cè)進(jìn)行截割，將空間截割為3 700 mm×5 500 mm×3 000 mm大小，即算完成一個(gè)工作階段[2]。

3.2　煤炭裝載及運(yùn)輸環(huán)節(jié)

連續(xù)采煤機(jī)通過(guò)收集頭和中部輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)煤炭的自動(dòng)化裝載，在應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行煤層截割的時(shí)候，收集頭將截割下來(lái)的落煤收集起來(lái)，并通過(guò)圓盤的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，將落煤裝載至中部運(yùn)輸機(jī)并轉(zhuǎn)運(yùn)至緊隨其后的梭車中，以梭車為媒介，將煤炭傳輸至粗碎破碎機(jī)，進(jìn)而將破碎后的煤炭由膠帶礦用傳輸機(jī)傳輸至地上，見(jiàn)圖1。

圖1　頂板破碎的條件下連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝的工作流程

3.3　煤炭工作面巷道的支護(hù)環(huán)節(jié)

煤炭工作面頂板破碎，導(dǎo)致巷道的不穩(wěn)定性增加，在這種情況下，對(duì)巷道進(jìn)行有效支護(hù)應(yīng)該結(jié)合煤層的結(jié)構(gòu)特性及圍巖的力學(xué)特點(diǎn)，并參考在相似條件下的巷道支護(hù)方法，進(jìn)行巷道支護(hù)。

在該煤炭工程中，其煤層的厚度為15 m，煤層構(gòu)成復(fù)雜，結(jié)構(gòu)破碎，在進(jìn)行巷道支護(hù)時(shí)具有一定的難度，綜合考慮以上情況，可以采用錨桿、錨固劑、托板、錨索、支護(hù)網(wǎng)相結(jié)合的方式對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)，以此提高巷道圍巖的整體性，能夠?qū)崿F(xiàn)巷道巖層的懸吊作用。

在實(shí)際支護(hù)的過(guò)程中，根據(jù)ZHM130型的錨桿鉆機(jī)的鉆孔直徑，選擇直徑為20 mm左右的錨桿，在連續(xù)采煤機(jī)完成煤層的截割工作之后，可讓出工作空間，由錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，搭設(shè)錨桿、錨索及支護(hù)網(wǎng)，并進(jìn)行托板的搭設(shè)作業(yè)。第二排錨桿在其搭設(shè)時(shí)，對(duì)錨桿的機(jī)側(cè)護(hù)板位置進(jìn)行支護(hù)網(wǎng)的懸掛。

完成頂板支護(hù)作業(yè)之后，通過(guò)錨桿鉆機(jī)進(jìn)行兩側(cè)上部的鉆孔工作，并進(jìn)行錨桿的加固措施。并由工作人員進(jìn)行兩側(cè)下部錨桿的搭設(shè)工作，至此完成一輪的頂板支護(hù)作業(yè)。

在頂板及巷道的支護(hù)環(huán)節(jié)中，需要注意以下幾點(diǎn)：

1）在實(shí)際的鉆孔作業(yè)中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制鉆孔深度，以避免錨固劑浪費(fèi)、錨固力減小的情況發(fā)生；

2）搭設(shè)錨索的過(guò)程中，頂部部位存有堅(jiān)硬的巖石，鉆孔困難，通過(guò)截短錨索的方式完成錨索的搭設(shè)作業(yè)；

3）在對(duì)錨固劑的攪拌過(guò)程中，需要及時(shí)清除鉆孔內(nèi)的技術(shù)及雜質(zhì)，從而確保錨固劑保持其應(yīng)有的強(qiáng)度；

4）在使用錨固劑的時(shí)候，有可能產(chǎn)生錨固劑施放順序顛倒的情況，這會(huì)導(dǎo)致錨桿安裝不夠到位或錨固劑提前凝固等現(xiàn)象，會(huì)影響錨固的實(shí)際效果。因此，在實(shí)際作業(yè)中，進(jìn)行支護(hù)的工作人員需要明確錨固劑的型號(hào)及凝固時(shí)長(zhǎng)，以確保錨固劑按照其正確的順序進(jìn)行施放。

4　結(jié)語(yǔ)

在破碎的頂板下進(jìn)行連續(xù)采煤機(jī)的掘進(jìn)工藝，不僅存在安全隱患，而且施工作業(yè)的難度也比較大。在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，需要通過(guò)連續(xù)采煤機(jī)、梭車、錨桿鉆機(jī)、粗碎破碎機(jī)及膠帶礦用傳輸機(jī)的配合使用，才能夠保障煤層截割、裝載、傳送、破碎及運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性。同時(shí)，在進(jìn)行一個(gè)階段的煤層截割與運(yùn)輸之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)工作面巷道及頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，通過(guò)錨桿、錨固劑、錨索、托板及支護(hù)網(wǎng)的組合應(yīng)用，對(duì)巷道兩側(cè)圍巖及破碎的頂板進(jìn)行有效支護(hù)。

[1]李智勇.頂板破碎條件下連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝技術(shù)研究[J].能源技術(shù)與管理，2014，39（1）：100-101．

[2]王永槐，楊吉文，韓書才，等.急傾斜煤層煤巖結(jié)合弱面巷道錨網(wǎng)支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)[J].煤礦開采，2015，13（1）：51-53．