一次采全高采煤工藝及配套設(shè)備在陽煤寺家莊礦的應(yīng)用

杜吉峰

（山西陽煤寺家莊煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 晉中 045300）

1 工作面概況

15117工作面設(shè)計(jì)走向長度1 778m，可采走向長度1 257m，采長220m，煤層傾角4°～30°，平均傾角6°，賦存穩(wěn)定，采用走向長壁一次采全高綜采自動(dòng)化采煤法,全部跨落法管理頂板，采高控制在5.4m。共有6條巷道，分別為進(jìn)風(fēng)底板巖石預(yù)抽巷、進(jìn)風(fēng)巷、高抽巷、工作面低位抽放巷、回風(fēng)底板巖石預(yù)抽巷、回風(fēng)巷，采用“U”型一進(jìn)一回通風(fēng)方式，可采儲(chǔ)量1 972 073 t。

2 設(shè)備配套情況

15117工作面設(shè)備配套情況如表1所示。

表1 15117工作面主要設(shè)備配備明細(xì)

3 一次采全高采煤工藝的應(yīng)用

厚煤層采煤工藝一般會(huì)應(yīng)用到三種，即綜采放頂煤、分層開采以及一次采全高采。

分層開采從經(jīng)濟(jì)角度來看，會(huì)使巷道的工程量、施工維護(hù)的成本、設(shè)備轉(zhuǎn)移的費(fèi)用以及通風(fēng)設(shè)備的使用與耗損都隨之上升，且在頂部進(jìn)行開采，煤礦的產(chǎn)量會(huì)降低。從技術(shù)角度進(jìn)行分析，巷道內(nèi)部情況復(fù)雜，挖掘較為困難，應(yīng)用分層開采技術(shù)不利于圍巖的控制，會(huì)安全系數(shù)降低，易發(fā)生安全事故。

一次采全高的采煤工藝適用于煤層厚度3.5～7.0m，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存穩(wěn)定，傾角小于12°，頂?shù)装遢^穩(wěn)定的煤層，一次采全高采煤工藝其經(jīng)濟(jì)效益顯著且巷道的布局較為簡潔，設(shè)備的轉(zhuǎn)移次數(shù)較少，移動(dòng)難度小，生產(chǎn)能力強(qiáng)[1]。

放頂煤開采的采煤工藝適用于煤層厚度在5～12m，直接頂應(yīng)具有隨頂煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤層厚度的1.0～1.2倍，老頂懸露面積不宜過大，回采工藝較為復(fù)雜[2]。

一次采全高采煤工藝與分層綜采相比，工作面產(chǎn)量和效率大幅度提高，減少了綜采設(shè)備搬遷次數(shù)，節(jié)省了搬遷費(fèi)用，與綜放開采相比，工藝更加簡單化，采出率高，效益高[3]。

對于平均煤層厚度5.4m，煤層傾角在4°～30°，平均傾角6°，賦存穩(wěn)定的煤層，應(yīng)用一次采全高的采煤工藝最為適用，實(shí)踐證明，在寺家莊礦應(yīng)用一次采全高的采煤工藝獲得了很大成功，實(shí)現(xiàn)工作面日產(chǎn)超過1.2萬t，最高月產(chǎn)35.4萬t。

4 配套設(shè)備的應(yīng)用

4.1 機(jī)載式交流變頻調(diào)速無鏈牽引采煤機(jī)的應(yīng)用

該采煤機(jī)集控系統(tǒng)采用PLC可編程控制器進(jìn)行動(dòng)作控制，操作簡單，對不同質(zhì)地條件適應(yīng)能力強(qiáng)，落煤量大，安全系數(shù)高，在作業(yè)過程中，可實(shí)時(shí)調(diào)整割煤速度，以適應(yīng)生產(chǎn)條件的變化，設(shè)備設(shè)計(jì)合理，無薄弱部位和易損部件，自帶瓦斯斷電儀，在發(fā)生瓦斯超限時(shí)，自動(dòng)斷電，有效防止瓦斯事故的發(fā)生。但是也要在作業(yè)過程中保持高標(biāo)準(zhǔn)的工作面，確保工作面平直，以減少行走部的磨損，進(jìn)一步降低部件更換頻率[4]。

4.2 天瑪電液控制、集控系統(tǒng)的自動(dòng)化應(yīng)用

天瑪SAC電液控裝置的運(yùn)用，在很大程度上提高了工作面自動(dòng)化水平，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)控制，鄰架控制，成組控制，根據(jù)自動(dòng)控制，包括支架頂梁安裝的傾角傳感器、高度傳感器、推溜行程傳感器、采煤機(jī)位置紅外傳感器，護(hù)幫板接近開關(guān)，實(shí)時(shí)反映支架平衡狀態(tài)、采高、推溜步距、采煤機(jī)位置，而且在采煤機(jī)運(yùn)行過程中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開或收回護(hù)幫板，確保了作業(yè)安全。在支撐能力方面也有所提升，該系統(tǒng)自帶自動(dòng)補(bǔ)液功能，在支架支撐力不足的情況下，可以自動(dòng)補(bǔ)液，提高支撐能力，給綜采工作面頂板管理提供有力的保障。

4.3 華寧集控系統(tǒng)應(yīng)用

15117工作面使用華寧集控裝置，能夠達(dá)到在工作面進(jìn)風(fēng)順槽控制工作面采煤機(jī)、工作溜、進(jìn)風(fēng)順槽轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的啟停，同時(shí)滿足工作面和進(jìn)風(fēng)順槽沿線通訊、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和帶式輸送機(jī)的預(yù)警、急停、閉鎖及工作溜、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)在線監(jiān)測的要求。較以往工作面，提高了工作面通訊能力，提高各工種之間配合效率，減少各環(huán)節(jié)耗時(shí)，而且在某個(gè)部位發(fā)生故障緊急停機(jī)時(shí)，可以閉鎖整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備，減少因崗位人員擅離職守造成的故障擴(kuò)大，值得推廣應(yīng)用。

4.4 庫馬克變頻器啟動(dòng)刮板運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用

15117綜采工作面使用庫馬克高壓變頻器，在用該設(shè)備控制工作溜電機(jī)時(shí)，可以有效解決運(yùn)輸煤量大小變化的問題，根據(jù)落煤能力調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，既避免了煤量過大不能及時(shí)運(yùn)出，還避免了設(shè)備高速空轉(zhuǎn)。并且在設(shè)備負(fù)荷異常時(shí)，及時(shí)自動(dòng)停機(jī)，既保護(hù)電機(jī)也保護(hù)刮板和鏈條，避免了發(fā)生故障未及時(shí)停機(jī)造成的斷刮板或斷鏈?zhǔn)鹿?，同時(shí)，如果發(fā)生重載停機(jī)，有可能壓死刮板輸送機(jī)，而該設(shè)備可以降低轉(zhuǎn)速，提高啟動(dòng)力，防止壓死刮板輸送機(jī)的發(fā)生。

4.5 交叉?zhèn)刃妒酱蠊β使伟鍣C(jī)的應(yīng)用

工作面使用的SGZ-1250-1000×2交叉?zhèn)刃妒酱蠊β使伟遢斔蜋C(jī)，其機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾成一整體，輸送機(jī)機(jī)頭搭在工作面進(jìn)風(fēng)巷轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾上，借助圓弧犁形卸煤板將煤從機(jī)頭架主卸煤板呈90°卸到轉(zhuǎn)載機(jī)上。

交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)，可以達(dá)到減少轉(zhuǎn)載點(diǎn)灑煤、防塵、減少設(shè)備轉(zhuǎn)載點(diǎn)沖擊等諸多問題，轉(zhuǎn)載平緩，落煤高差可忽略不計(jì)，防止大塊煤矸沖擊，揚(yáng)塵量得到控制，易于管理，而且在推移刮板輸送機(jī)時(shí)同時(shí)推移轉(zhuǎn)載機(jī)，順槽端頭無轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾占據(jù)空間，可以及時(shí)放頂，降低端頭頂板管理難度，減少端頭單體柱使用量，降低放頂作業(yè)量。由于頻繁推移轉(zhuǎn)載機(jī)造成生產(chǎn)班作業(yè)難度，一定程度上增加了生產(chǎn)班的作業(yè)環(huán)節(jié)，但其整體應(yīng)用性較高，優(yōu)勢突出。

5 結(jié)語

一次采全高采煤工藝適用于陽煤寺家莊礦的生產(chǎn)地質(zhì)條件，相比較其他兩種開采技術(shù)具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)階段大采高開采的背景下，配套相應(yīng)的大采高綜采設(shè)備能夠滿足生產(chǎn)需求，配套設(shè)備在運(yùn)用中表現(xiàn)出高效、安全、穩(wěn)定和節(jié)能的特點(diǎn)，使安全、生產(chǎn)、經(jīng)營、產(chǎn)出比等指標(biāo)達(dá)到了全行業(yè)的較高水平。