晉華宮礦復(fù)雜煤層綜合機(jī)械化回采工藝研究

谷鵬程

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉華宮礦，山西 大同 037034）

晉華宮礦位于河北12-2#層307盤區(qū)東翼，南部為307東翼盤區(qū)巷，西、北部均為實(shí)體，東部為2712巷，8714工作面為12-2#層307盤區(qū)首采工作面。在進(jìn)入深部開采后，煤層的走向、傾向、傾角和煤層的厚度等都使回采的地質(zhì)因素發(fā)生改變，使用傳統(tǒng)的煤層回采工藝復(fù)雜，巷道工程量大且成本高[1]。因此，晉華宮礦對復(fù)雜煤層的回采工藝進(jìn)行探索，以降低巷道的掘進(jìn)量，節(jié)約成本，提高煤炭回收率。

1 地質(zhì)概況

12-2#層煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，黑色煤，半暗型，整體呈單斜構(gòu)造，煤層走向近北西，傾向北東，煤層傾角為1°～11°，煤層厚度為0.40～7.40 m。12-2#層與上覆11#層層間距約14～25 m，與上覆8#層層間距約69 m，與7-3#層層間距約85 m，與3#層層間距約124 m，與2#層層間距約149 m。煤層頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

2 回采工藝

根據(jù)地質(zhì)資料，結(jié)合以高產(chǎn)、高效、安全，便于按照正規(guī)作業(yè)循環(huán)作業(yè)和降低勞動強(qiáng)度，確定采煤方法為綜合機(jī)械化單一走向采煤方法[2]。工作面回采工藝流程如圖1。

圖1 工作面回采工藝流程圖

2.1 破煤

工作面落煤與裝煤由一臺MG900/2360-WD型雙滾筒采煤機(jī)完成，依靠采煤機(jī)導(dǎo)向滑靴在刮板運(yùn)輸一體機(jī)上行走。根據(jù)工作面現(xiàn)場情況，割煤時(shí)采用單向割煤方式，上行割實(shí)刀，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，雙滾筒旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椤邦^逆尾順”；下行返空刀，清理浮煤到下端頭自開缺口，沿工作面往返一次進(jìn)一刀，根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸能力控制采煤機(jī)運(yùn)行速度。

采用端頭斜切進(jìn)刀方式[3]，進(jìn)刀段長度約40 m，其中直線段長20 m，斜切進(jìn)刀段長20 m。采煤機(jī)割煤至下端頭后，將前滾筒降低、后滾筒升起，沿輸送機(jī)彎曲段反方向割入煤壁，進(jìn)入直線段后繼續(xù)向尾部割煤，進(jìn)刀段推直刮板輸送機(jī)作業(yè)。采煤機(jī)只在端頭進(jìn)行一次轉(zhuǎn)向，將機(jī)尾移至與采煤機(jī)反向處，清理浮煤，減少停機(jī)等待時(shí)間，及時(shí)對頂板進(jìn)行維護(hù)。采煤機(jī)端頭進(jìn)刀方式示意圖如圖2。

圖2 采煤機(jī)端頭進(jìn)刀方式示意圖

2.2 裝煤、運(yùn)煤

采煤機(jī)滾筒螺旋葉片將煤割下并裝入刮板輸送機(jī)內(nèi)，下行空刀清理浮煤時(shí)，將上行割煤時(shí)沒有完全裝入輸送機(jī)的煤再裝入刮板輸送機(jī)內(nèi)。在推移刮板輸送機(jī)時(shí)，通過鏟煤板將底板浮煤裝入刮板輸送機(jī)，將煤運(yùn)到SSJ-1200/2×250型二部皮帶輸送機(jī)上，再運(yùn)到SSJ-1200/2×250型頭部皮帶輸送機(jī)上，最后運(yùn)出至盤區(qū)皮帶。

2.3 移架

移架時(shí)采用單架移架方式，移架步距約等于一個截深。在頂板完整、壓力小的情況下，在采煤機(jī)前滾筒后2～3架處進(jìn)行移架；在頂板破碎、壓力大的情況下，在采煤機(jī)前滾筒后1架處移架或進(jìn)行超前擦頂移架。在移架過程中，如果移架速度遠(yuǎn)小于割煤速度，要降低采煤機(jī)牽引速度或停機(jī)進(jìn)行移架。在割煤時(shí)，至少超前1個支架收回護(hù)壁板。移架時(shí)確保支架頂梁與頂板的距離為150～200 mm，移架的同時(shí)也可進(jìn)行降柱，在提高移架速度的同時(shí)，有利于控制頂板。自動移架完畢后，將集控中心旋轉(zhuǎn)按鈕打至檢修位置，清理支架內(nèi)的浮煤及矸石等。

2.4 推移刮板輸送機(jī)

采煤機(jī)割煤后，刮板輸送機(jī)在距采煤機(jī)割底滾筒10～15 m處按順序推移。其中，彎曲段的長度不小于21 m，水平彎曲度的角度小于1°，垂直彎曲度的角度小于3°，嚴(yán)禁出現(xiàn)死彎，每次推移一個步距，如在推移過程中遇到矸石等障礙物時(shí)，先進(jìn)行返空刀清理。

通過直角轉(zhuǎn)盤將刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)連為一體，直角轉(zhuǎn)盤作為刮板輸送機(jī)的一部分，用在工作面和順槽之間運(yùn)轉(zhuǎn)部分，轉(zhuǎn)盤沿著其轉(zhuǎn)角來導(dǎo)引煤流。在靠近刮板輸送機(jī)機(jī)頭10 m處固定一部PCM250型破碎機(jī)。當(dāng)支架推移刮板輸送機(jī)機(jī)頭時(shí)，破碎機(jī)隨刮板輸送一體機(jī)機(jī)頭移動一次，移動步距為0.8 m。

2.5 伸縮皮帶機(jī)

在發(fā)出開機(jī)信號后，啟動膠帶輸送機(jī)，打開漏煤器，破碎機(jī)隨刮板輸送機(jī)推移前進(jìn)，推動氣缸的活塞桿被壓縮。當(dāng)小車運(yùn)行到中間基架導(dǎo)軌的前端時(shí)，推動油缸的活塞桿被壓縮到最大行程處，向前移動自移機(jī)尾。操作控制手柄，使調(diào)高立缸收縮，基架落在順槽底板上，操作推移缸控制閥組上手柄，使高壓工作液進(jìn)入無桿腔，活塞桿伸出推動整體機(jī)尾前移。自移機(jī)尾前移后，皮帶松馳，由張緊絞車帶動伸縮小絞車移動，使皮帶張緊到合適程度。使用方尺將皮帶扣打齊壓牢，對皮帶進(jìn)行伸縮試運(yùn)轉(zhuǎn)。如果皮帶機(jī)的膠帶偏向一側(cè)時(shí)，將相應(yīng)側(cè)的調(diào)高立缸進(jìn)行調(diào)節(jié)，抬高基架的相應(yīng)側(cè)，直到膠帶恢復(fù)到正常位置。如果自移機(jī)尾跨越有不平整的巷道時(shí)，將低端的立缸側(cè)相應(yīng)抬高，抬高立缸的行程要小于350 mm。

3 應(yīng)用效果

在8714工作面上進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，試驗(yàn)期間，整個工作面的安全推進(jìn)距離為580 m，累計(jì)總產(chǎn)煤16.5萬t，平均月產(chǎn)煤2萬t。在試驗(yàn)過程中，由于工作面的地質(zhì)條件極為復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)過斷層，安全條件較差，但試驗(yàn)期間工作面上沒有出現(xiàn)重大設(shè)備故障，采煤機(jī)運(yùn)行良好，刮板輸送機(jī)能適應(yīng)煤層傾角的變化，確保工作面安全高效高產(chǎn)。