現代化采礦工藝在提升綜采產量中的應用探析

范寶亮

（山西鄉寧焦煤集團臺頭前灣煤業有限公司， 山西 鄉寧 042100）

煤炭作為國民經濟發展的基礎性能源資源，對推進科技和社會的發展具有十分重要的作用。隨著市場競爭的加劇和人力成本的不斷提升，各煤炭生產企業不斷的采用新的工藝技術方案和設備來提升綜采作業的自動化水平和綜采效率，特別是以采煤機為代表的大型自動綜采作業設備的不斷投入使用，井下的綜采作業效率飛速提高，單礦的年產量甚至達到了1 200 萬t/a，基本達到了目前機械化綜采水平的上限[1]。為進一步提升井下綜采作業效率，提升煤礦生產的經濟性，本文在對影響井下綜采作業效率的因素進行分析的基礎上提出了新的煤礦井下綜采工藝，根據分析表明采用新的綜采作業工序后，煤炭生產效率可提升45%以上。

1 煤礦井下綜采效率提升影響因素分析

經過對井下綜采作業過程中影響煤炭產量因素的分析，綜采作業過程中煤炭的產量可表示為[2]：

式中：Q為煤炭產量，t/d；l為綜采面長度，m；B為截割滾筒截齒的截深，m；M為綜采面的煤層的平均厚度，m；γ 為煤層內煤炭的容重，kN/m3；K為綜采面煤炭的出采率；n為采煤機的每天進刀的數量。

由式（1）可知，在綜采作業過程中，煤炭的日產量取決于多種因素，因煤層平均厚度、采煤機的截深、煤炭的容重、煤炭的出采率均為定值，無法調整，因此只能從拓展綜采面的長度和采煤機每天的進刀數量兩個方面研究提升煤礦井下綜采效率的途徑。由于提升采煤機的每天的進刀數量主要取決于采煤機煤炭的截割轉速，目前采煤機綜采作業過程中的最大截割速度已經達到10 m/min，已經無法進一步提升綜采作業的速度，因此在對各影響因素進行充

分分析的基礎上，提出了采用對拉工作面布置回采和綜采面雙機回采的技術方案。

2 對拉工作面布置回采工藝

煤礦井下綜采面的對拉工作面布置回采工藝，實質上是將并行的三組綜采巷道，設置成兩個回采工作面，將這兩個回采工作面共用一個運輸巷，同時在綜采作業過程中使兩個綜采面的綜采進度保持一定的間隔，綜采時兩個綜采面保持相同的綜采進度。煤礦井下對拉工作面布置回采結構如圖1 所示[3]。

圖1 煤礦井下對拉工作面布置回采結構示意圖

由于對拉工作面的井下巷道圍巖活動范圍大、承壓范圍廣，因此在綜采作業過程中極易出現冒頂和坍塌事故，對井下的支護作業和防止冒頂的防護提出了更高的要求。因此針對對拉工作面的特殊情況，采用二級護幫液壓支架，采煤機截割作業后第一時間進行移架并打開護幫板，同時需要將第一級的護幫板向上折起，進行臨時支護，降低端面的距離，將二級護幫板支撐到側邊的煤壁上，直到采煤機通過后再進行收起。

該綜采工藝主要適合于煤層傾角較小、煤層賦存條件較為穩定的區域，而且要求在運輸巷內所配備的各類轉運設備的運量能夠滿足兩個綜采面同時回采作業的需求，以典型的6 m 采高工作面為對象，假設采煤機的截割深度為800 mm，每年按照330 d 的工作日、工作面的煤炭的出材率為95%來計算，采用對拉工作面布置，日進刀量最多為16，煤炭的容重為13.5 kg/m3，因此年最大產量為1 950 萬t，比優化前提升62.5%，能夠顯著提升井下綜采作業的經濟性。

3 綜采面雙機回采工藝

目前我國煤礦井下綜采作業過程中大采高綜采面的綜采長度為360 m，最長的傾斜綜采面的長度約為440 m 左右，過短的綜采面導致在綜采作業過程中需要頻繁的設備轉運、降低綜采面的綜采效率，因此為了提升井下回采效率，可采用雙機回采工藝，提升相同時間內的割煤量。在采用雙機回采工藝過程中，2 臺采煤機的雙向和半截深割煤存在中部進刀時割三角煤的問題，不但影響綜采作業時的出采率而且而且容易導致中部槽的折斷，影響綜采作業的安全性。

為了避免雙機回采的不足，提出了單向截割綜采技術，其工藝流程為采煤機M1首先進行浮煤的清掃作業，然后進行拉架、推動刮板輸送機運行，反向割煤作業。然后采煤機M2則開始進行割煤、反向清理浮煤、推移刮板輸送機等，采煤機雙機回采單向截割綜采技術流程如圖2 所示[4]。

雙機回采單向截割綜采技術雖然綜采效率較高，但也存在著供水、供電及電液控制系統復雜的問題，但通過對井下作業面的優化，完全能夠克服。同樣以典型的6 m 采高工作面為對象，假設采煤機的截割深度為800 mm，每年按照330 d 的工作日、工作面的煤炭的出材率為95%來計算，采用對拉工作面布置，日進刀量最多為16，煤炭的容重為13.5 kg/m3，因此年最大產量為1 740 萬t，比優化前提升45%。綜合評估該技術方案的優點大于缺點，具有較強的應用價值。

圖2 采煤機雙機回采單向截割綜采技術工藝流程

4 結論

針對煤礦井下綜采作業過程中綜采效率無法進一步提高的現狀，本文在對影響井下綜采作業效率的因素進行分析的基礎上提出了采用對拉工作面布置回采和綜采面雙機回采的技術方案。

1）對拉工作面布置回采工藝，實質上是將并行的三組綜采巷道，設置成兩個回采工作面，將這兩個回采工作面共用一個運輸巷，綜采作業效率能提升62.5%以上。

2）采煤機雙機回采單向截割綜采技術工藝流程簡單，綜采效率可比目前提升45%以上，能夠極大的提升煤礦井下的綜采作業效率。