連采機機械化開采在回收邊角煤資源中的應用

孟俊杰

(山西焦煤五人小組管理局 汾西監管分局，山西　介休　032000)

南關煤業隸屬山西焦煤汾西礦業集團，井田面積約29.3 km2，批準開采2#煤層。礦井為瓦斯礦井、水文地質類型為中等、煤層自燃傾向性為Ⅱ類，屬自燃煤層，自然發火期4～6個月，煤塵具有爆炸危險性。

礦井現開采+700 m水平分一、三兩個采區，一采區受地質構造影響，現采用的長壁綜合機械化開采技術不能很好地適用于構造復雜區邊角煤回收，主要表現在：1) 工作面長度及有效推進距離短，不能充分發揮綜采裝備的效能。2) 巷道遇斷層后、需后退布置工作面，無效進尺增多，掘進工程浪費嚴重。3) 工作面搬家倒面次數增多，工人勞動強度增大。4) 在斷層等地質構造影響下，工作面導水事故發生的可能性增大。5) 斷層與切眼斜交或平行，易造成工作面片幫、冒頂，對設備正常運行及推進均產生不利影響。6) 邊角煤資源難以回收，資源浪費嚴重。

南關煤業不僅具有進行邊角煤開采的必要性，也具有采用連采機回收邊角煤的有利條件，如礦井為多年生產礦井，現有生產設施完善，從業人員具有一定的技術實力，特別是在充分利用現有的生產系統的基礎上，將構造復雜區的邊角煤資源回采系統與礦井現有的一采區生產系統銜接，即可回收構造復雜區的邊角煤資源，提高資源回收率。

本文以南關煤業1210工作面為例，介紹連采機在“邊角煤資源”回收中的應用。

1　工作面巷道布置

礦井在一采區構造復雜區的邊角煤塊段中布置1210連采工作面，根據邊角煤塊段的賦存情況，布置1條膠帶機順槽(運輸巷)和1條輔助運輸順槽(材料巷)，順槽間留設35 m煤柱。膠帶機順槽通過溜煤眼與一采膠帶上山相聯，并直接與一采回風上山相聯。輔助運輸順槽通過聯絡巷與一采軌道上山相聯，形成連采機工作面完整的煤炭運輸、輔助運輸、通風、排水等生產系統。順槽掘進到位后再掘進回采支巷；回采支巷掘進到位后在支巷兩側布置采硐進行回采；最后回收順槽間煤柱。工作面平面示意圖見圖1.

2　巷道斷面、工程量及施工要求

1210膠帶及輔運順槽、支巷、聯巷均為矩形斷面，采用錨桿+網+鋼帶+錨索聯合支護，巷道斷面設計參數見表1.

工作面巷道均采用連采機配套系統進行掘進。

圖1　工作面平面示意圖

巷道名稱斷面形狀斷面尺寸/m毛寬毛高長度/m掘進斷面/m21210膠帶機順槽矩形4.82.79212.961210輔助運輸順槽矩形4.82.79012.961210支巷聯巷矩形5.22.716014.041210支巷矩形5.22.742814.041210回采硐室矩形3.362.711m/個9.1

連采機割煤、落煤及裝煤，膠輪梭車運煤、運料，選用1臺CMM4-20型煤礦用錨桿鉆車和2臺MQS-50/1.9型氣動手持式幫錨桿鉆機進行錨桿、錨索的打眼與安裝。臨時支護采用錨桿鉆車支撐臂進行。

在支巷掘進過程中如遇特殊地質構造嚴重影響掘進時，可停止掘進，在已掘支巷內進行回采。

3　采硐回采工藝

1) 采硐參數。

a) 采硐方位角。

結合巷道斷面及連采機運行要求，為盡可能減小端頭控頂面積，采硐與回采支巷延伸方向呈45°夾角。

b) 采硐高度、寬度。

2#煤平均厚度為2.7 m，因此將截割高度確定為2.7 m，在低于連采機最低截割高度2.6 m時需適當挑頂臥底。

采硐寬度即連采機截割滾筒寬度，工作面所選用的ML360型連采機滾筒寬度3.36 m，故采硐寬度為3.36 m.

c) 采硐長度。

采硐長度主要由煤層頂板自穩時間及機械設備配套長度決定，根據已掌握的該區域頂板活動規律及設備參數，將采硐長度確定為11 m.

生產過程中可根據采硐實際情況進行調整，以保證采硐回采期間頂板的穩定性，規定每一采硐采完立即退機，嚴禁二次進入采硐回采，確保安全生產。

2) 回采工藝。

連采機回采采硐，膠輪梭車跟隨連采機接收煤量，并往返于連采機和轉載破碎機之間，再由轉載破碎機轉至刮板輸送機、可伸縮膠帶輸送機，從而完成對邊角煤資源的回收。回采支巷采用后退式回采、全部垮落法管理頂板。當回采支巷掘進到位后，在其迎頭布置2臺履帶行走液壓支架，連采機從回采支巷迎頭開始由里向外、先右后左(也可先左后右，根據回采支巷迎頭處煤體產狀確定)雙翼進刀方式回采巷道兩側煤柱，連采機回采工藝具體如下：

a) 履帶行走式液壓支架布置在回采支巷迎頭，1#支架布置在1#采硐前500 mm處，2#支架布置在與1#采硐口平齊處，連采機使用遙控操作斜切45°進刀回采1#采硐，進刀深度11 m，見圖2 a).

b) 回采完右幫1#采硐后，將連采機退出，然后使用遙控操作1#支架前行至與2#采硐口平齊，支護住剛暴露的三角區頂板。待1#支架支撐穩定后，使用遙控操作2#支架移動至2#采硐前500 mm處，支撐好頂板，見圖2b).

c) 連采機在支巷左幫距2#支架500 mm處回采2#采硐，進刀深度11 m，見圖2c).

d) 回采完2#采硐后退出連采機，操作2#支架前行至與3#采硐口平齊，支撐好頂板，操作1#支架前行至3#采硐前500 mm處，見圖2 d).

e) 在1#支架前500 mm處，連采機在巷道左幫斜切45°進刀，回采3#采硐，進刀深度11 m,見圖2e).

圖2　連采機工作面回采工藝圖

f) 回采完3#采硐后退出連采機，操作1#支架前行至4#采硐口平齊，支護住新暴露的采硐口頂板，移動2#支架至4#采硐前500 mm處，見圖2f).

如此類推，直至支巷內所有采硐回采完畢。

每條支巷回采到距1210順槽10 m處時停止回采，留作保護煤柱。回采完每條支巷后，將支巷口及時密閉。

3) 工作面生產系統。

a) 煤炭運輸系統。

采硐(連采機)→回采支巷(膠輪梭車、給料破碎機、刮板輸送機)→膠帶機順槽(可伸縮帶式輸送機)→溜煤眼→一采膠帶上山(膠帶輸送機)→2#煤庫(給煤機)→膠帶機斜巷(膠帶輸送機)→1#煤庫(給煤機)→主斜井(膠帶輸送機)→地面筒倉

b) 輔助運輸系統。

地面材料設備→副斜井(提升機)→+700 m4水平軌道大巷(電機車)→一采軌道上山(絞車)→1210輔助運輸順槽(膠輪梭車)→回采支巷(膠輪梭車)→1210連采機工作面

c) 通風系統。

礦井采用抽出式通風，連采機工作面膠帶機順槽和輔助運輸順槽通過順槽聯絡巷形成全負壓通風，回采支巷掘進和采硐回采時采用局部通風機壓入式通風。

d) 供水系統。

一采回風上山供水管→1210膠帶機順槽d108 mm供水管→1號回采支巷d89 mm供水管→d25 mm高壓水管分別供給連采機和給料破碎機等轉載噴霧點

e) 排水系統。

工作面巷道低洼處(小水泵)→回采支巷(排水管)→連輔助運輸順槽(排水管)→一采軌道上山(水溝自流)→+700 m水平軌道大巷(水溝自流)→中央水倉(主排水泵、排水管)→副斜井(排水管)→地面(井下水處理系統)

4　連采試驗效果分析

以南關煤業1210連采工作面為例，采用“四六制”組織作業。支巷掘進時每循環進尺為1.6 m，生產班每班完成2個循環、檢修班每班完成1個循環，每天共完成7個循環，掘進速度12.8 m/d.采硐回采時生產班每班回采3個采硐，檢修班每班回采1個采硐，每天共回采10個采硐。

巷道掘進過程中循環產量37.74 t/循環，日產量264.18 t/d，年產量6.97萬t/a.采硐循環產量167.65 t/循環，日產量1 676.51 t/d，年產量44.26萬t/a.年回收邊角煤資源達51.23萬t/a.