益德煤業(yè)綜采一次采全高采煤方法的研究

何洪恩

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)和順益德煤業(yè)有限公司，山西 和順 032700）

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)和順益德煤業(yè)有限公司位于和順縣喂馬鄉(xiāng)東喂馬村西北0.7km處，井下綜采面緊鄰采空區(qū)，煤層分布較為均勻，煤層的傾角在2.46°～33.5°之間，平均傾角約為8.4°，煤層厚度在4.8m～6.9m之間，平均厚度6.1m，井下綜采面總長約為1026.4m。由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜且煤層厚度較大，采用常規(guī)的的放頂煤開采方案，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在著巷道支護(hù)困難、煤炭井下回采率低下的問題，給益德煤業(yè)的正常生產(chǎn)帶來了較大的影響。因此，為了適應(yīng)集團(tuán)倡導(dǎo)的科技創(chuàng)新、建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)的號召，益德煤業(yè)組織專業(yè)技術(shù)力量，針對井下實(shí)際狀況，開發(fā)了一種新的大采高工作面一次采全高工藝。通過在益德煤業(yè)的實(shí)際應(yīng)用表明，該技術(shù)方案能夠很好地適應(yīng)井下多變的地質(zhì)環(huán)境，煤炭回采率高，有效地提升了煤礦井下綜采作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，目前該技術(shù)方案已在集團(tuán)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 益德煤業(yè)一次采全高工藝方案確定

由于井下綜采作業(yè)面緊鄰采空區(qū)，井下巷道頂板的穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)冒頂事故，因此在對井下實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行勘測后，制定了一種6m厚煤層一次采全高的工藝技術(shù)方案[1]。如圖1所示。

圖1 益德煤業(yè)一次采全高工藝技術(shù)路線示意圖

根據(jù)井下一次采全高工藝路線圖，確定益德礦井下一次采全高作業(yè)時(shí)液壓支架的支護(hù)高度為4.2～6m，其工作時(shí)的支護(hù)寬度不低于1.82m，支護(hù)時(shí)的工作阻力不低于11000kN。采煤機(jī)綜采作業(yè)時(shí)的采高設(shè)定在6.15m，采用恒功率的截割控制方式進(jìn)行截割作業(yè)，刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長度不低于320m，內(nèi)側(cè)槽寬為1.19m，所配合使用的帶式輸送機(jī)的帶寬為1600mm，最大運(yùn)行速度設(shè)定為4.5m/s。在進(jìn)行一次采全高作業(yè)時(shí)，設(shè)置其綜采面切眼的距離為260m，在其運(yùn)輸巷內(nèi)采用頂板錨網(wǎng)支護(hù)的方案，在運(yùn)輸巷內(nèi)采用4.4m×5.5m的矩形斷面全錨聯(lián)合支護(hù)方案。

2 益德煤業(yè)一次采全高作業(yè)工序

根據(jù)益德煤業(yè)井下實(shí)際地質(zhì)情況，在一次采全高作業(yè)時(shí)，首先進(jìn)行割煤工序，其綜采面作業(yè)時(shí)采用截割機(jī)構(gòu)端頭斜切進(jìn)刀的方案。首先將截割頭以斜切的方式進(jìn)刀，然后推移輸送機(jī)，割三角煤，最后完成拉架和返空刀作業(yè)[2]。

在移架的時(shí)候，采用優(yōu)化后的電液控制方式進(jìn)行液壓支架的移架作業(yè)。為了確保移架過程中各液壓支架的同步性，采用了雙向鄰架自動(dòng)順序控制及采煤機(jī)、液壓支架聯(lián)動(dòng)移架的方案。在移架初期采用雙向鄰架自動(dòng)順序控制，自動(dòng)完成液壓支架群組的移架，然后啟動(dòng)采煤機(jī)、液壓支架聯(lián)動(dòng)移架對各液壓支架相對采煤機(jī)的位置進(jìn)行微調(diào)，滿足井下移架精確性的要求。為了確保移架的安全，在移架時(shí)應(yīng)該滯后采煤機(jī)后側(cè)滾筒5組以上的支架。

推移輸送機(jī)時(shí)，應(yīng)該滯后于采煤機(jī)后側(cè)的滾筒12個(gè)以上的支架[3]。同時(shí)為了確保推移過程中的穩(wěn)定性，應(yīng)確保推移千斤頂按順序逐漸的推出。將推移后輸送機(jī)的彎曲段長度控制在15m以內(nèi)，水平段的最大彎曲度數(shù)不要超過1.5°，要從一端進(jìn)行推移，避免兩側(cè)同時(shí)用力導(dǎo)致輸送機(jī)中間起翹而造成的液壓支架咬架事故。

3 一次采全高時(shí)采煤機(jī)和液壓支架的應(yīng)用

為了節(jié)約費(fèi)用，在進(jìn)行一次采全高作業(yè)時(shí)，仍然是采用了現(xiàn)有的MLS-3-170型采煤機(jī)。但將其截割作業(yè)高度調(diào)整為6.15m后，導(dǎo)致其調(diào)高油缸的布置結(jié)構(gòu)和采煤機(jī)上保護(hù)罩的高度均有所提高，使保護(hù)罩與采煤機(jī)的截割機(jī)構(gòu)有所干涉，同時(shí)現(xiàn)有保護(hù)罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱，在大采高作業(yè)時(shí)極易受沖擊變形。由于提升了綜采作業(yè)的高度，使采煤機(jī)在綜采作業(yè)過程中的機(jī)身振動(dòng)也有所加劇。因此為了確保綜采作業(yè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對采煤機(jī)進(jìn)行了改造，將其兩側(cè)調(diào)高油缸的保護(hù)罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在降低結(jié)構(gòu)高度的同時(shí)，在保護(hù)罩兩側(cè)設(shè)置加強(qiáng)筋，提高保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免在大采高作業(yè)時(shí)落石沖擊導(dǎo)致保護(hù)罩的變形，對油缸處的螺栓固定采用防滑螺栓結(jié)構(gòu)，避免受振動(dòng)情況下的松脫。

為了適應(yīng)一次采全高情況下的煤礦井下頂板支護(hù)要求，采用了6m的大采高液壓支架支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于煤礦井下大采高液壓支架工作時(shí)的阻力較大，因此當(dāng)出現(xiàn)漏頂情況后易導(dǎo)致液壓支架的掩護(hù)梁和上側(cè)的頂梁的角度超過其最大允許安全工作角度，進(jìn)而造成液壓支架的咬架現(xiàn)象[4]。而該液壓支架的原電液控制系統(tǒng)在使用過程中穩(wěn)定性較差，無法確保同一組液壓支架在工作時(shí)收放護(hù)幫板、推移作業(yè)的同步性，在推移輸送機(jī)時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)推出支架后的拉架功能，因此在應(yīng)用過程中需組織人員對該電液控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，提升其對液壓支架組工作控制的同步性并滿足其拉架功能。

4 結(jié)論

為了提升井下綜采作業(yè)效率和煤炭的回采率，本文通過對益德煤業(yè)井下綜采作業(yè)現(xiàn)狀的分析，提出了一種新的大采高工作面一次采全高工藝，對該工藝路線、應(yīng)用情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)果表明：

（1）在進(jìn)行一次采全高作業(yè)時(shí)，需對采煤機(jī)保護(hù)罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低其高度，提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免大采高作業(yè)時(shí)與截割機(jī)構(gòu)干涉。

（2）割煤時(shí)，其綜采面作業(yè)采用截割機(jī)構(gòu)端頭斜切進(jìn)刀的方案；移架時(shí)，移架初期采用雙向鄰架自動(dòng)順序控制，自動(dòng)完成液壓支架群組的移架，然后啟動(dòng)采煤機(jī)、液壓支架聯(lián)動(dòng)移架對各液壓支架相對采煤機(jī)的位置進(jìn)行微調(diào)，滿足井下移架精確性的要求；推移輸送機(jī)時(shí)要從一端進(jìn)行推移，避免兩側(cè)同時(shí)用力導(dǎo)致輸送機(jī)中間起翹而導(dǎo)致的液壓支架咬架事故。