瓦斯突出礦井綜采工作面自動截割三角煤技術的研究

曹偉

摘 要：綜采工作面三角煤開采長期以來使困擾智能化工作面開采的難題。本文以馬蘭礦18509工作面三角煤開采工程背景，通過對三角煤回采工藝進行深入研究，實踐取得良好的效果，通過采用“三八”工作制，順利完成了支架拆除、工作面進刀的工作，破解了三角煤自動采割的難題，有效提高了煤炭的回采率。

關鍵詞：綜采工作面;自動截割;三角煤;回采率

0 引言

三角煤是智能化采掘難題，在記憶采煤、自動拉架環節容易出現識別誤差。隨著礦井采掘技術的不斷進步，在開采地質條件復雜的礦井時，采用傳統的開采工藝無法充分發揮智能化開采水平，還造成煤炭流失。為了提高煤炭的回采率，需要對開采方法做出改進。本文針對馬蘭礦18509工作面三角煤開采，通過對其進行了開采工藝的討論，實踐取得良好的效果，大幅提升了三角煤的回采效率，減少了煤炭資源的浪費，體現出顯著的社會與經濟效益。

1 礦井概況

馬蘭礦位于古交市區西南16km位置，設計年產400萬t，現主要開采2#、8#煤層。馬蘭礦作為煤與瓦斯突出礦井，正在回采18509工作面，該工作面位于井田規劃的東側，目前已經回采290m，即將完成整個工作面的回采工作，工作面回采過程中共留設25m的保護煤柱，與運輸大巷形成了一定范圍的三角煤區域，三角煤區域長21m，最大寬度達到155m。18509工作面為綜采工作面，采用U型通風，工作面絕對瓦斯涌出量為1.5m3/min，工作面頂底板巖層特征如表1所示。

3.1 石灰巖呈現深灰色，質地堅硬且致密

直接頂 砂質泥巖 2.1-2.5

2.3 泥巖呈現深灰色，節理較為發育

底板 粉砂巖 2.3-3.1

2.7 粉砂巖呈現灰白色，含有少量泥巖夾層

2 三角煤截割工藝研究

三角煤因為其特殊的形狀導致回采工作較難，一般而言，三角煤的長度小于工作面的長度，在工作面回采過程中需要不斷調整機械設備的數量滿足其長度的變化，此外，三角煤的存在增加了巷道圍巖的變形，不同寬度煤柱的支柱以及加強支護的費用都較高，當采空區頂板進行垮落時，礦壓明顯，容易導致圍巖變形嚴重，甚至發生支架的坍塌事故。

三角煤回采的核心是在工作面回采過程中不斷縮減刮板輸送機的節數，在原支護的基礎上，工作面推進至一定距離后，縮減刮板輸送機一定數量的節數，使得輸送機尾部形成階梯，最終與工作面綜采線平行，直至工作面封閉。

馬蘭礦18509工作面三角煤回采參數確定如下：首先需要確定各個參數之間的位置，如圖1所示，圖中L是端頭支架個數，一般取值L=4，當L=0時，表示沒有端頭架特殊處理工藝;A是中間架距離機頭或機尾的距離，主要用于確定中間架范圍;N是推溜支架距離機頭或機尾的距離，主要作用是確定推溜開始點;O是推溜支架距離機頭或機尾的距離，主要作用是確定推溜結束點;P是指人工干預時，煤機距離機頭或機尾的最小距離，用于確定斜切進刀段開始。

馬蘭礦18509工作面三角煤回采工藝如下：中間段回采工藝如圖2所示，根據工作面18509實際開采狀況，確定小號支架號為10，大號支架號為140，當中間段進行動作時，煤機前收護幫，收伸縮梁，同時進行噴霧工作，煤機后伸護幫，伸伸縮梁，同時進行噴霧，拉架，推溜等工作，中間段完成后進行掃底煤段，此時需要人工切換工藝段，煤機前收護幫，煤機后伸護幫，隨后進行移架動作，按照從大號向小號方向即A-L的順序依次完成移架動作，移架過程中需要注意掃底煤時，左右兩個滾筒高度需要調整，前滾筒降低，后滾筒抬起，在進拐彎段過程中所有支架都不動作，當采煤機逐漸向機尾行走時，且實際進刀已完成后，進行人工干預，切換工藝段從掃底煤段到斜切進刀，按照從大號向小號方向開始進行推溜，逐架間隔推溜，確保間隔時間最少2秒，推溜工作時確保機頭整體直線推出;隨后人工進行切換工藝，從斜切進刀段切到割三角煤段，同理按照從大號向小號方向即A-L的順序進行移架，從N點開始跟機移架到A點停，逐個移架，可以設置執行移架的支架在煤機煤機位置前或煤機位置后，L架范圍內移架結束;人工切換工藝段，從割三角煤段切段到二次掃底煤段，二次掃底煤不推溜，煤機前收護幫，煤機后伸護幫，人工切換工藝段后，在A到L移架范圍內的支架開始執行移架動作，按照從大號向小號的方向執行，煤機走到N架時，機頭L架開始整體推溜，保證機頭整體直線推出（溜子機頭設備決定），二次掃底煤段回采工藝如圖3所示;人工切換工藝段，從二次掃底煤段到中間段，L+1架開始推到跟機移架重合點，補推溜支架與煤機距離不能小于煤機后推溜距離，N點后向機尾方向支架逐個補移架，補移架支架與煤機距離不能小于煤機后移架距離，二次掃底煤段到中間回采工藝，煤機從機頭向機尾方向前進，開始一個新的循環。

3 回采效果分析

為了更好的把控三角煤與工作面的位置關系，需要提前了解工作面的寬度與高度，在采空區頂板完全垮落的基礎上，再進行拆架工作，根據18509工作面實際回采情況，確定工作面回采4m后拆除3臺支架，此時為了減少因為支架拆除帶來的漏頂問題，需要在機尾處搭設菱形鋼網，同時在頂板上出口位置架設單體液壓支柱，便于支護的回撤。

支架的拆除工作必須有序進行，首先拆除輸送機機尾部分的支架，最后拆除機頭部分的支架，當支架拆除運出后，進行輸送機的拆除，最后斷開刮板槽。整個施工過程中采用“三八”制工作，早班主要負責支架的拆除工作，中班和夜班負責工作面的推進，確保每天可以推進6刀。

采用此方法完成了18509工作面三角煤的回采工作，提高了煤炭的回采率，為礦井帶來了直觀的經濟效益。經過統計，此次三角煤回采共回采15689t煤，每噸煤按照450元計算，共增加了706萬元經濟效益，如果按照此方法繼續開采其他工作面，經濟效益可觀。通過此次三角煤回采工作，完善了礦井煤炭開采工藝，不僅為工作面的接替提供了時間，也為高效回采提供了新的方法。

4 結論

針對智能化工作面三角煤開采難題，馬蘭礦以18509工作面三角煤為研究背景，在三角煤開采工藝的基礎上實現三角煤的回采，該回采工藝簡單、可行，實踐取得良好效果，有效提升礦井的回采效率，體現出顯著的社會與經濟效益。

參考文獻：

[1]王瑞軍，崔志芳.煤與瓦斯突出礦井綜采工作面自動截割三角煤技術的研究與應用[J].機械管理開發，2016（12）：74-76.

[2]谷成錫.陽煤一礦大采高工作面采煤機自動化技術研究[J].能源技術與管理，2016（01）：162-164.

[3]楊海永.殘留三角煤開采方法及工作面設備選型研究[J].山東煤炭科技，2016（3）：64-66.