一次采全高采煤工藝的應用研究

張富寰

(冀中能源股份有限公司邯鄲郭二莊礦，河北 邯鄲 056000)

一次采全高采煤是一種能夠有效提高煤炭開采回收率的采煤工藝，相比于放頂開采法和分層開采法具有顯著的經濟效益。煤礦綜采機械化水平的不斷提高為一次采全高采煤工藝提供了技術支撐，為了實現資源回收最大化，目前一次采全高采煤工藝已在很多煤礦得到推廣應用。筆者結合郭二莊四采區生產實踐，對一次采全高采煤工藝的特點及其應用進行了探討。

1 一次采全高采煤工藝的優勢分析

郭二莊礦四采區位于郭二莊井田東部，設計開采煤層為9#煤，賦存于太原組底部，煤層平均厚度3.3m，地質資源儲量2 060萬t，設計可采儲量1 328.4萬t，服務年限為14.8年。巖性主要為粉砂巖，膠結較好，部分區域有巖漿巖大面積侵入，但對工作面煤層原生結構破壞甚微。四采區資源儲量豐富，開采技術條件相對簡單，采用走向長壁采煤方法，一次采全高采煤工藝，全部垮落法管理頂板。一次采全高采煤工藝主要是通過選用大采高采煤機、液壓支架等設備，實現對全高度煤層的高效開采，可有效減少放頂開采、分層開采而造成的煤炭遺留呆滯，提高煤炭資源回采率；同時也有利于減少因放頂煤而產生的夾矸，提高煤炭品質。通過郭二莊四采區一次采全高采煤工藝的應用實踐，對該工藝的優勢進行了分析。

1.1 有利于改善采煤作業環境

①一次采全高采煤增加了采煤高度和巷道斷面尺寸，因而巷道和工作面的通風也得到改善，使采面瓦斯濃度以及上隅角瓦斯積聚的可能性顯著下降，降低了瓦斯事故隱患。②一次采全高采煤避免了放頂煤開采時產生的大量煤塵，斷面增大下風速更加平穩，也在一定程度上緩解了采煤生產時煤塵飛揚的問題。③一次采全高采煤避免了放頂煤開采時，頂煤放落不凈的問題，消除了因頂煤遺留而可能造成的采空區瓦斯超標以及礦井火災。

1.2 顯著提高了煤炭回采率

回采率的顯著提高也是一次采全高采煤工藝最大的特點。一次采全高采煤工藝利用采煤機機械切割的方式，最大程度保證了煤層的開采，避免了放頂煤放不凈的問題。相比于放頂煤工藝而言，回采率可提高15%以上；同時減少了頂煤傾放時的夾矸，既提高煤炭產量和回采率，也使煤炭品質得到提升。另一方面，一次采全高采煤工藝也更利于發揮機械化綜采的優勢，提高了開采效率，降低了開采成本。

1.3 開采工藝更加簡單

相比于放頂煤工藝，一次采全高采煤更好地利用采煤機械設備，一方面提高了生產效率，降低了人員勞動強度；另一方面，可布置較少的后置刮板輸送機，節省了礦井建設投資成本。

2 采煤設備及工藝流程

采煤工作面選用MG300/730-W型雙滾筒采煤機，ZY6000/22/45型液壓支架，SGZ-764/400型可彎曲刮板輸送機及配套輔助設備。采煤機主要技術參數：截割速度0～8.25m/s；截深630mm；截割電機供電電壓1 140V；裝機功率2×300+2×55kW。大致的工藝流程為：采煤機進刀割煤→刮板輸送機運煤→支護幫邊、頂板→降支柱、收護幫板→移架支護頂板→推移刮板輸送機→清理浮煤。

2.1 進刀

進刀應根據具體部位合理操作。第一種情況在機頭位置進刀割煤，當煤機下行割煤至刮板輸送機機頭時，立即調整掘進機方向；在割底部剩余煤之后，進入斜切刀段，調整上滾筒至頂板，下滾筒至底板；沿反向斜切達到設備截深和大約兩個采煤機機身長度時，停止割煤作業；調整采煤機溜槽靠近煤壁，操作上滾筒下降切割，切割至輸送機機頭位置時，調整上下滾筒分別沿煤壁進行上升切割和下降切割；在切割至吃刀茬處時，調整采煤機溜頭和下部溜槽至煤壁，進刀作業完成。第二種情況是在機尾進刀割煤。與第一種情況反方向，當截割頭上行割煤至輸送機機尾時，立即調整采煤機割煤方向，按同樣方式調整上下滾筒位置，反向斜切同樣長度后停止割煤。后續的進刀割煤工序皆與上述工序相同。

2.2 割煤運煤

采煤機截齒割煤的同時，依靠后滾筒轉動自行裝煤，留下的未能轉動裝運的散煤則由鏟板在推溜時自行裝入輸送機。割煤時需將煤壁割成直線，將底煤割平，同時嚴格控制采高。

2.3 擦頂移架

移架操作時，應控制好高度，使支架能夠前移即可。為避免咬架，主頂梁下降高度應控制不得超過200mm；同時還要嚴格控制移架步距，支架最大控頂距離可按照經驗公式：Lmax=L1+L2+S進行計算，式中L1為頂梁長度(m)；L2為端面距(m)；S為采煤機截深(m)。移架后，應保持支架呈一線，并控制端面距不得大于300mm，超過該距離的局部片幫地段要在頂梁上再用木梁掩護。升架時，支架必須與頂板接實、升緊；工作面機尾端頭割煤后，先后拉動端頭支架和基本支架。

2.4 推移刮板輸送機

移架完成后，推移刮板輸送機。首先移動運輸機機尾，在距離采煤機后滾筒15m的位置，分段推入并保持運輸機呈一線。輸送機不得出現急拐彎；允許有小的彎曲，但其距離也不得超過10m，以避免發生溜槽錯口、接環斷裂等事故。

2.5 浮煤清理

在推溜完成4個架口后，開始清理浮煤。負責清煤作業的人員應面朝機尾方向，清理中時刻注意溜槽運行情況，避免溜槽拉入較大的煤塊和矸石，同時注意避免溜槽內煤塊濺出擋煤板將人砸傷。支架兩側及底座前浮煤應清入溜槽，經架間空隙將矸石清入老塘。

3 作業安全措施

3.1 割煤時的安全操作

在采高要求下，為保證工作面頂底板受力均勻、結構穩定和便于支護，必須將工作面頂板、底板、煤壁等切割平整，不得留有傘檐。采煤機司機需保持高度注意力，密切關注頂底板和煤壁變化，遇有異常情況時需立即停刀，并將采煤機和前部運輸機停電閉鎖。當需要抬刀操作時，需合理控制抬刀幅度，盡量保持勻速操作，避免因抬刀過猛而導致的支架仰俯角過大或輸送機推移困難。

3.2 移架時的安全操作

移架前首先應對支架進行檢查，保證無部件缺損；液壓管路沒有堵塞、漏液等情況，操作手柄可靠靈活，初撐力合理；為避免移架時管路松動漏液和帶來不便，需將所有接頭用U形卡固定牢靠。采煤機割煤后，必須及時移架，保證懸頂距離不超過0.6m。當發生片幫冒頂時，應立即停止采煤，并立即停電閉鎖，進行頂板維護。移架后的所有支架必須按照要求間距排列整齊，呈一條直線；支架頂部必須接頂、接實，當頂梁上方有空頂時，需用木背板楔緊。

4 結束語

煤炭資源是不可再生的寶貴資源。在當前提倡集約生產，能源高效利用的形勢下，一次采全高采煤工藝逐漸在各煤礦企業得到推廣應用，有利于提高產能和減少資源浪費。煤礦企業在推進綜采自動化和采用一次采全高采煤工藝開采時，需根據礦井生產實際，合理選擇設備，并嚴格執行采煤作業的安全措施，如此才能保證礦井開采的安全與高效。