巨厚煤層綜采放頂煤高效開采技術與應用

郝志強

摘要：針對唐家會煤礦地質條件，通過設備選型、綜放工藝優化、技術創新保障等途徑結合現代化的管理，實現了綜采放頂煤在唐家會煤礦產出高、安全效益好的高產高效之路，對其他礦井的放頂煤安全高效開采具有借鑒意義。

關鍵詞：綜采放頂煤；一采一放；多輪順序；創新

淮南礦業集團唐家會煤礦是一座設計生產能力為1000.00Mt/a的現代化特大型礦井，礦井開采水文地質條件復雜，開采深度超過500m，局部地區采放比最高超過1︰3，這在內蒙地區甚至全國均是先例。礦井主采的6煤平均可采煤厚達20m，含有3～15層夾矸，夾矸為泥巖、砂泥巖，夾矸厚1.3～6.47m，平均2.8m，局部呈透鏡狀。根據綜放支架選型原則和周邊不連溝等礦井多年的綜放開采經驗，并結合唐家會礦井煤層賦存條件和頂底板狀況，首采面支架選用了ZF18000/25/45型正四連桿四柱低位插板式放頂煤液壓支架；底座選用了分體底座結構型式，排矸性能好，利于安裝抬底座裝置。

1放頂煤工藝優化

綜采放頂煤生產過程中，必須根據煤層層理、節理發育程度，煤的硬度系數，頂板巖性狀況，礦壓顯現規律及設備性能等，綜合分析放煤工藝。在61101首采面試驗期間，在煤機截深800mm的情況下，采放比達到1：3時，我們試驗了兩采一放、一采一放以及單輪順序放煤、單輪間隔放煤、多輪順序放煤等方式。發現兩采一放無論采取何種放煤參數，由于放煤步距達到1.6m，造成放煤塊度大，不但難放而且丟煤現象嚴重，在同樣進尺的條件下，萬噸煤兩采一放比一采一放多損失10%的煤量。另外，一采一放單輪間隔及單輪順序放煤，矸石率較大，洗選率不足70%，甚至一度達到62%。一采一放多輪順序折返式放煤在采放比大于1：3時，采用2-3輪順序放煤，即安排2名主力放煤工，另一名進行配煤。2名主力各布置在工作面上下部，跟機順序放煤，首輪順序放煤控制在采高的1-1.5倍即尾梁抖動3-4次，第二輪折返放煤再放煤約1個采高，最后一輪放煤見矸關閉。采用一采一放多輪順序折返式放煤工藝，洗選率最大達到78%，采出率達到95%以上。因此確定采用一采一放、多輪順序折返式放煤工藝為唐家會最佳綜放生產工藝，能夠實現采放平行作業，達到高產高效要求。

2技術創新成果

2.1工作面端頭及順槽超前支護技術創新

綜放工作面端頭區域支護與管理，直接制約工作面的安全高效開采。與傳統單體液壓支柱配合工字鋼或鉸接頂梁支護方式相比，唐家會礦綜放面運順端頭采用2架1組8柱ZFT27600/26/42 型端頭支架與轉載機兩側交替邁步前移，支護長度達到14m；采用ZQ19200/26/42型機巷超前支架，支護長度16米，與端頭支架配合超前支護距離達到20米；回順采用4架4柱式ZT37600/26/42型超前支架整體推移，支護長度達到25m。實踐證明，使用超前支架有效提高了端頭支護質量及安全，同時減少了端頭維護人工與時間，降低了人工勞動強度，便于工作面快速推進。

2.2排水系統快速挪移技術創新

排水系統快速挪移技術特點是，運順利用轉載機、端頭支架布置開關、排水干管、支管，軌順利用超前支架配合單軌吊、自制鋼管滑車配合機尾風巷架布置水泵、電纜及管路，隨著轉載機、支架拉移自動前行。另外，軌順還設置自制多功能電纜車及端頭排水雙回路供電，不需要安設專門排水及挪移水泵電纜的人員，并為端頭快速推進創造有利的條件。

2.3轉載機進料口破碎技術創新

唐家會煤礦煤層厚、采高大，放煤及采煤片掉煤塊較大，由于前后運輸機運量大，大塊煤易在轉載機進料口卡堵，閉鎖不及時極易漫至人行道，不利于端頭作業及行人安全，同時閉鎖轉載機人工破碎煤塊，也影響系統出煤效率。為此，我們在轉載機進料口處蓋板上焊接了一排朝向進料口方向的戧茬廢舊截齒，一旦塊煤超過進料口，在轉載機刮板運轉帶動下，截齒將會戧碎塊煤，避免了頻繁閉鎖人工破碎塊煤影響生產。

2.4皮帶尾自移裝置防灑貨裝置創新

首采面皮帶機帶速3.5m/s，帶寬1400mm，為提高回采工效，在61103工作面對皮帶機帶速進行提升，帶速提高到4.5m/s。但由于轉載機刮板寬1350mm，而皮帶帶寬沒有增加，且轉載機由于端頭支架的原因，機頭出口方向易調斜，造成皮帶機機尾易灑煤矸，給機尾看護人員清理帶來困難。為此在轉載機機頭兩側設計了利用千斤頂伸縮自動開合落煤角度的擋煤板，能做到自動調節轉載機出煤口落煤角度，確保能夠落在皮帶上，避免了皮帶機灑貨。另外，我們自行設計加工了皮帶機尾過渡裝置，有效解決了皮帶自移機尾與H架間懸空段灑貨問題，減少了因懸空距離過長而引起的帶面下墜，避免了煤量大造成皮帶漲緊力過大對帶面的損傷。

2.5皮帶機卷帶裝置高效帶芯創新設計

原廠配置的帶芯卷帶后，帶芯支撐強度低，很難抽大捆皮帶（100m以上），且容易損壞并造成已卷帶面松散。為解決上述問題，我們通過CAD模擬設計，創新改造卷帶裝置為八面體，通過四個承載面上的4對可拆卸凸塊實現帶芯空間的縮放，使用時依靠插銷支撐凸塊擴展內部空間，使得帶芯承載面不與帶面直接接觸。卷帶后去除插銷，使得凸塊與皮帶脫離，最終使卷好的皮帶能輕便抽出帶芯，實現帶芯重復利用。此裝置的創新改造不但可迅速去除帶芯，職工操作安全簡便且節約人力，并且在空間許可下，可以實現長距離帶面卷、收工作。為綜采工作面長帶面重復利用、減少重做卡頭及實現節支降耗創造了有利條件。

3綜放技術創新應用效益

3.1工作面產量遞增速度快

唐家會礦2015年12月首采面試生產初期，工作面日產量勉強能達到2萬噸。隨著綜放技術不斷的創新，產量有了較大幅度的提升；創造了日產原煤5.95萬噸，月產原煤120萬噸的高產高效記錄。

3.2工作面采出率逐步提高

隨著綜放工藝改進創新以及現場勞動組織優化，工作面采出率由首采面61101的90%提高到61103面的95%，工作面采出率的提高，大大減少了丟煤損失，并且提高了煤炭洗選率，穩定了礦井煤質。

3.3人力資源優化

通過一系列技術創新，不但減輕了職工勞動強度，且節約了人力資源，共計減員22人，技術創新極大的提高了勞動生產率。

3.4電耗逐步降低

通過膠帶機變頻提速及煤量控制工作面前后運輸機互補運行，充分發揮工作面集中生產的產量規模優勢，最大限度的實行采放平行作業，使設備滿負荷運行，發揮設備效能等特點。通過對比，我礦61101首采面的噸煤電耗平均為1.75度/噸，61103工作面的噸煤電耗平均不足1.6度/噸，噸煤節約了0.15度。

4.結束語

高產高效是煤礦效益追求不變的主題。唐家會煤礦在實踐綜放工藝僅僅不到一年半的時間，綜放工藝由初期兩采一放單輪順序放煤，到一采一放的多輪順序折返式放煤，礦井取得班產、日產及月產的最好記錄，煤炭采出率逐步上升，走的是實踐-認識-創新-再實踐-再認識-再創新的發展之路。下一步我們將繼續研究綜放沿空巷道大斷面回采支護技術、集約型供電供液技術、刮板機變頻驅動技術、大塊煤矸破碎技術、初采末采綜放技術、智能化除鐵技術等，圍繞安全、高效、集約深入開展技術創新，實現更高層次的高產高效，打造淮南礦業集團高產高效品牌、技術創新品牌的綜放隊伍。

（作者單位：鄂爾多斯市華興能源有限責任公司）