興隆莊煤礦大采高綜放工作面設備配套與工藝技術

張雁珺

（山西鄉寧焦煤集團臺頭煤焦有限責任公司， 山西 臨汾 042199）

1 試驗面地質條件

試驗面位置確定：以興隆莊煤礦為研究對象，在試驗面選擇過程中根據煤礦開采面實際分布情況，將1308綜放工作面確定為試驗面，1307綜放工作面位于試驗面上部，1309綜放工作面位于其下部。試驗面尺寸情況：經過實際測量，試驗面長為207.2m，推進長度為2574.0 m。所在煤層結構情況：這一位置處的煤層被劃分為二疊系山西組底部，屬于3號煤，厚度保持在7.85～9.90 m范圍之內，通過加權平均值計算，結果為8.60 m，對其進行穩定性檢測，結果良好。但整體結構相對復雜，具體表現有以下幾點：其一，與頂板相距3.0 m左右的位置處屬于炭質粉砂巖夾矸，厚度為0.03 m；其二，與底板相距3.30 m位置處，屬于炭質泥巖夾矸，最大厚度為1.30 m，且與切眼的間距保持在800 m以內，這種組成物質較為松脆，容易脫落。其他參數情況：煤層硬度系數設計為2.3，最淺埋藏深度為354.7 m，最大埋藏深度為503.5 m，工作面煤層頂板由下向上三個層次情況為，下層由厚度為3.2 m、顏色為深灰色的粉砂巖組成，中部為厚度為11.5 m的粉中砂巖互層構成，上層由厚度為20.34 m、顏色為灰白色的中砂巖構成。在煤層底板的下側，主要分為兩個層次，第一層為厚度7.04 m的粉砂巖，第二層為厚度9.22 m的中砂巖[1]。2 大采高綜放支架選擇及相關設備

2.1 支架型號選擇

支架型號選擇方面，首先要綜合考量礦區開采條件以及相關經驗，分析頂板對其的影響，最終決定使用正四連桿低位放頂煤液壓支架，并保證結構形式為整體頂梁，這樣可以提高支撐能力，并使用分體底座，提高排矸能力，便于安裝；其次，在支架高度設計方面，要盡量增加機采高度，降低頂煤厚度，便于頂煤破碎放出，提高開采率。與此同時，要正確理解機采高度設置方面的要求，適當即可，以免導致機采高度過大，從而引發破碎情況嚴重，支架穩定性差的問題[2]。綜合相關情況，對支架的最大高度限定為4.0 m；第三，支架支護強度設置，在實際工作當中，要考慮頂板條件、煤層埋深以及采高方面的影響，經過實踐驗證，頂煤支架支護強度要低于普通綜采工作面支架強度，并保證其具有一定的富裕度，本文所使用的支護強度為0.90 MPa；第四，支架工作阻力設置，興隆莊煤礦大采高綜放工作面使用的是液壓支架，對其阻力進行計算時，使用的是支架所受的合力，計算公式為：

式中：P代表支架工作阻力，Qz代表支護強度，取值為900 kN/m2；Lx代表控頂距離，具體數值為0.40 m；LD代表頂梁長度，具體數值為4.93 m；B代表支架中心距離，取值為1.5 m，經過計算，P為7196 kN。

2.2 大采高綜放工作面設備

完成支架選型工作之后，需要對大采高綜放工作面進行配套設備設置，主要的原則是技術先進、設備精良、性能良好、運行安全、優質高效、成本合理，與此同時，要考慮生產目標的影響，本文的開采能力設置為年產600萬t，具體情況如下頁表1所示。

3 采煤工藝

興隆莊煤礦使用的是長壁綜采放頂煤一次采全高全部陷落法，工作面進刀方式為端部斜切，采放工序可以同步進行，具體的流程包括割煤、移架、對前部輸送機進行推移、在后部放煤、推移后部輸送機。在這一過程中，操作面的工藝參數設置為：機采高度3.60 m，放煤高度控制在不超過5.0 m，根據開采能力和運輸情況，確定采放比例為1∶1.39，放煤步距控制在0.80 m，放煤方式為一采一放模式。

表1 大采高綜放工作面配套設備情況

4 礦壓觀測

在分析大采高綜放支架與工作面開采條件間的關系時，需要對礦壓特點和頂板運動規律進行總結，以此為依據，進行相關工作的開展，這一過程的工作內容主要包括在工作面開采過程中，工作面頂板位移變化、支架支護阻力情況、安全閥開啟狀態、端面頂板情況以及煤壁片幫深度等數據信息，將其整理匯總，完成礦壓資料的搜集。

通過對興隆莊煤礦礦壓資料的分析得出：工作面開采期間，工作面頂板運動劇烈程度增加，礦壓顯現程度較大，頂煤破碎較為嚴重，冒放性保持較好，主要體現在處于工作面架前的頂煤狀態良好，而處于工作面架后的頂煤容易破碎，便于開采，這也證明了大采高綜放工藝試驗比較成功[3]。

5 試驗效果

興隆莊煤礦在大采高綜放工作面配套設備與工藝技術支持下，產生了如下效果：

1）相關配套設備的使用符合實際情況，在開采系統的安全、效率、質量等方面都有所提升；

2）大采高綜放支架支護效果良好，穩定性較強、抗壓能力較大；

3）大采高綜放配套設備性能符合要求，具有較強的穩定生產能力；

4）提高了工作面的回采率，適用于一些煤層結構復雜的地區；

5）在具體工作當中，使用的是兩巷端頭與超前巷道液壓支架，強化了支護能力，改善了作業環境。

6 結語

大采高綜放工作面的配套設備和工藝對于煤炭開采工作具有良好的促進作用，在安全、質量和效率方面都有所提升，尤其是一些結構復雜的煤層，使用這一方法之后，可以提高回采率。在改進設計過程中，要根據開采的具體要求和環境特點進行設備選擇，保證參數的合理化，使開采方案具有針對性。

[1]趙紅斌，劉混舉.年產千萬噸大采高綜放工作面設備選型配套[J].機械工程與自動化，2016（4）：111-112.

[2]王治偉.特厚煤層大采高綜放工作面設備安全快速回撤工藝[J].煤礦安全，2013，44（5）：95-97.

[3]程昆坡，張全明，王磊.大采高綜放工作面支架側護板引起的支架歪架分析[J].工程技術（文摘版），2015（30）：288.