综采支架一次采全高采煤技术的研究及实践应用

刘福祥，陈 颖，胡圣峰，陈伯喜

（微山湖矿业集团有限公司，山东 济宁 277606）

综采支架一次采全高采煤技术的研究及实践应用

刘福祥，陈 颖，胡圣峰，陈伯喜

（微山湖矿业集团有限公司，山东 济宁 277606）

为认真贯彻落实“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，加强煤矿开采安全技术管理，保障煤矿安全生产，提高煤炭资源采出率，经过科学的论证，23下01工作面采用了一次采全高综采工艺。不但解决了煤矿开采困难的问题，而且也解决了厚煤层矿井高效和安全问题，并成为当前厚煤层开采的主要方法。

综采支架；一次采全高；顶板；回采率

1 工作面概况和煤层赋存特征

23下01工作面是二采区（3下）东翼开采的第二个工作面，其南面是23下02工作面，已回采完毕；北面是23下03工作面，尚未开采；西面是陆地采区轨道下山，东面以济微公路保护煤柱为界。上面是23上05、23上07、23上09、23上11工作面采空区。

23下01工作面可采走向长度644m，可采倾斜长度169m，面积108973m2。

23下01工作面回采的煤层为山西组3下层煤，煤层厚度3.9～4.6m,平均4.15m,煤层结构简单。本工作面煤质稳定、黑色、弱玻璃-玻璃光泽、平坦状、粒状、贝壳状断口、裂隙节理不发育、性脆多呈线理状，条带状结构，煤岩类型为暗亮--亮暗煤型。煤层走向为东北～西南,倾向为北西，倾角1°～19°，平均10°左右，多数情况下为8°左右。工作面沿伪倾斜方向布置：在切眼附近坡度5°～15°，一般9°左右；停采线附近坡度3°～5°,平均约4°左右。

2 采煤方法选择

根据23下01工作面煤层的赋存特征、开采技术条件，可采用走向长壁后退式采煤法放顶煤综采工艺开采，也可采用走向长壁后退式采煤法大采高综采工艺开采。

1）走向长壁后退式采煤法放顶煤综采工艺。

放顶煤综采工艺在矿井应用多年，工人对生产工艺操作熟练，便于安全管理，有利于集中生产，单产高，对煤层厚度变化大、构造复杂的地质条件有较好的适应性，出煤点多，生产效率高。但是工作面断面小，不利于通风管理，回采工序复杂且采出率低，煤质差，粉尘大，煤层自燃发火、瓦斯集聚隐患大。

2）走向长壁后退式采煤法大采高综采工艺。

大采高综采工艺有利于集中生产，工作面单产高，效率高，系统简单，与放顶煤综采相比，没有了放煤工序，采煤工序简单且易管理，含矸率低，成本低，提高了资源采出率，增大了综采工作面的通风断面，便于通风管理。该开采方式设备初期投资较高，设备吨位重，外形尺寸大，不便于安装、拆卸、维修、运输，工作面矿压显现强烈，煤壁松软时易片帮。

通过两种开采工艺比较和工作面巷道布置方式，遵循有利于矿井稳产、高产，提高煤炭回收率，积极提高矿井开采技术水平， 23下01工作面决定采用走向长壁后退式采煤法大采高综采工艺开采，全部垮落法处理采空区顶板。

3）采高和放煤高度的确定。

根据煤层厚度3.9～4.6米，平均4.15米，所选一次采全高液压支架的支撑高度(2.5～5.2米)，结合采煤机的滚筒直径2.24米，采煤机割煤高度为2.5～4.45米，所以确定本工作面割煤高度为2.8～4.45米。当工作面受断层或火成岩等地质构造影响，破矸区域最低采高不应小于2.8m，最大采高不大于3.0m。当煤层厚度低于4.45m时一次采全高，煤层厚度大于4.45m时，沿顶留底回采。煤机滚筒截深为0.63m，确定循环进尺为0.6m。

3 综采设备选择

矿井原来使用的ZFQ2000-16/24轻型放顶煤支架，现已使用多年，支架老化严重，且综采放顶煤工艺回采率相对较低，再加上煤层厚度局部小于4m，根据《煤矿安全规程》及有关法律、法规的相关要求，不能采用综采放顶煤工艺进行开采，因此为认真贯彻落实“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，加强煤矿开采安全技术管理，保障煤矿安全生产，提高煤炭资源采出率，公司决定将综采放顶煤工艺升级改造成大采高综采工艺，通过近一年的多次调研、考察、论证，最后选定了符合矿井实际情况的综采设备。

一次采全高综采工作面采煤机械选用上海创力矿山设备有限公司生产的MG400/930-WD型电牵引采煤机一台，采煤机装机总功率为930KW，截深630mm，滚筒直径2240mm，适应采高范围2500～4450mm，工作面运煤机械选用SGZ830/630刮板运输机一套，该运输机装机总功率2×315kw，输送量1200t/h，最大运输长度200m。工作面支护选用郑州煤矿机械厂生产的液压支架，基本支架采用ZZ5600/25/52型四柱支撑掩护式液压支架液，过渡支架采用ZZG6000/25/52型四柱支撑掩护式过渡液压支架，端头支架采用ZT12600/24/48型端头支架，超前支架采用ZFX13500/19/38型巷道支架。

工作面选用基本液压支架ZZ5600/25/52型液压支架，支护强度0.84 MPa， ZZG6000/25/52型过渡液压支架，支护强度0.85 MPa，其支护强度均大于0.6321Mpa(工作面合理的支护强度)。

根据工作面条件与支架适应条件，选用ZZ5600/25/52型液压支架，在满足顶板管理支护强度需要的同时，也能满足底板比压值要求。通过对比、验算，工作面支护方式及支架选型能满足要求。

4 断层和顶板管理

1）23下01工作面地质构造较复杂，在运输顺槽掘进揭露断层4条FL1、FL2、FL3、FL4；在轨道顺槽掘进揭露断层3条FL5、FL6、FL7，在运输顺槽导8点前62m掘进时揭露火成岩至导8点前86 m结束；在切眼导15点前69m至导15点前72.5m结束；掘进时揭露火成岩在回采范围内，经过分析运输顺槽和切眼极有可能是一条，往工作面内延伸，对回采产生较大影响；回采过断层、火成岩时，均做好顶板管理工作并制定过断层、火成岩安全技术措施。

2）23下01工作面采用追机移架的方式对顶板进行及时支护。在采煤机割煤后，先移支架，再移刮板输送机，即割煤→移架→移刮板输送机；正常移架要滞后采煤机滚筒3～5架，不得超过6架。顶板破碎时要紧跟前滚筒移架，并采用带压移架的方式移架。当煤壁片帮严重时，可人工操作超前移架，不等采煤机割煤，就进行移架，再进行其它操作，工艺为移架→割煤→移刮板输送机。

5 主要结论

23下01工作面回采实践证明，支架设计选型合理，满足了厚煤层综采工作面顶板支护的要求，支架工作状态稳定，保证了回采工作面的安全生产。一次采全高综采工艺不仅实现了安全高效开采，而且大幅度提高了煤炭回采率，取得了良好的技术经济效益。为公司的一次采全高综采工艺的应用提供了宝贵的经验。

刘福祥，男，工程师，山东科技大学采矿工程专业毕业，从事技术管理工作。