倾斜长壁低位放顶煤一次采全高采煤工艺研究

2020-06-28张勇勇

煤矿现代化 2020年4期

张勇勇

（阳煤集团平舒煤业有限责任公司，山西阳泉 045000）

0 引言

王平矿10822#工作面隶属3#煤层，厚度4.7～6.5 m，平均5.6 m。距煤层底板0.6 m处有一层较为稳定的夹矸，其平均厚度0.28 m，其岩性为泥岩或炭质泥岩。煤层顶板为砂质泥岩、泥岩或粉砂岩，局部为不同粒级的砂岩；底板为砂质泥岩、粉砂岩、泥岩，局部为细粒砂岩。煤层厚度稳定，煤层结构简单。

3#煤层直接顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩。厚度稳定性差，结构松软，吸水易软化，强度较低。老顶为中-细粒砂岩，为较坚硬岩石。3#煤层直接底板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，为软岩-较软岩。老底为细粒砂岩，为较坚硬岩石。

1 巷道布置

10822#工作面风、运两巷均沿顶板掘进，沿倾向布置，运巷长698 m，风巷长732 m，切眼长252 m，沿走向布置，工作面标高为688～737 m。巷道采用锚索联合支护。

运巷断面呈矩形，主要作用为进风、行人、运输材料，并铺设转载机、破碎机、皮带输送机和单轨吊，为采煤工作面煤炭及物料运输提供通道，敷设各种型号电缆和管路，为工作面供电、供水、供气；风巷断面呈矩形，主要作用为回风、行人，并铺设专用管路、电缆和道轨，为工作面供电、供水、供气；开切眼断面呈矩形，主要作用为布置综采设备，为工作面回采服务，并联通风、运两巷，形成采煤系统。

图1 采煤工作面现场

2 采煤工艺

采煤机破煤、装煤，刮板输送机运煤，移架，推移前部刮板输送机，放顶煤，拉后部刮板输送机，采空区处理。

工作面平均采高为5.65 m，其中采煤机滚筒割煤3.0±0.1 m，放煤厚度2.65 m，循环进度800 mm，工作面长度252.2 m，放煤区段长239.3 m，底煤回收率95%，顶煤回收率91%。最大控顶距为5420 mm；最小控顶距为4620 mm，推拉步距为800 mm。

2.1 MG300/730-WD采煤机割煤

10822#工作面综采工作面采用MG300/730-WD电机驱动齿轮销轨式无链牵引采煤机，牵引速度0～7.7～12.8 m/min。前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，采用双向割煤法，即采煤机往返一次为两个循环，采煤机采用遥控操作，割煤过程中必须及时收打护帮板，收护帮板不得超前前滚筒一架，打护帮板不得滞后后滚筒两架。

2.1.1 进刀方式

采用端部斜切割三角煤进刀，进刀方式如图2所示。

图2 采煤机进刀示意图

2.1.2 进刀方法

1）开机割煤前，采煤机位于工作面机头（尾）正道上，距离机头（尾）47 m的位置，割煤前，首先进行安全确认，检查采煤机周围是否有人员、顶板及设备是否完好，机组内外喷雾是否完好有效等，待确认具备安全生产条件后，先打开机组喷雾装置，然后发出开机信号送电开机。

2）开机后，先升起机头（尾）侧滚筒割顶煤，另一滚筒落底割底煤。机组首先向机头（尾）割透三角煤，调整前后滚筒，反转机组牵引方向，采煤机清扫底煤，并将机组向工作面中部推进。

3）当采煤机行走至开机位置且开始截割实体煤壁时，先从机头（尾）开始顺序移架，然后顺序将大溜推至煤壁，机组匀速向机尾（头）割煤；正常行驶的采煤机速度应控制在3m/min～5m/min。

4）当采煤机向前运行割透机尾（头）时，及时调整前后滚筒上下位置，反转采煤机牵引方向，清扫底煤。

5）采煤机沿大溜机道弯曲段逐步向煤壁推进，当采煤机完全上正道（截深全部达到800mm）后，迅速将余下的支架拉出，并将大溜全部推至煤壁，使工作面大溜成一直线，确保达到综采工作面“三直一平”的要求，待经跟班队干、班组长及验收员确认合格后，反转采煤机牵引方向，开始下一个循环。

6）当工作面煤壁片帮严重或遇顶板破碎的情况时，机组割煤时刻根据实际情况，采用前后两个滚筒同时落地割底煤的方式进刀及正常运行割煤。

7）当采煤机停机时，必须确保两个滚筒均落地，并及时清理机身上部浮煤。

2.2 装煤

装煤主要通过以下四种方式进行：

1）采煤机上滚筒割煤过程中煤炭落在刮板输送机上部。

2）下滚筒割煤期间，通过螺旋滚筒将煤炭装入刮板输送机上部，实现装煤。

3）推移刮板输送机时利用铲煤板进行装煤。

4）操作支架尾梁千斤顶，使尾梁收到适当位置，将顶煤放入后溜中进行装煤。

2.3 刮板输送机运煤

煤炭装入刮板输送机后，经刮板输送机运出工作面，刮板输送机与转载机搭接将煤炭运至转载机上部，再经转载机、破碎机和顺槽胶带输送机运至采区胶带输送机，运至井底煤仓，最终经主井箕斗提升和动筛系统运至地面储煤场。

2.4 移架

工作面移架时，采取及时支护方式，本架手动操作，追机作业，从端头或端尾跟机顺序移架，移架步距0.8 m。移架滞后采煤机后滚筒5m进行，由支架的推移千斤顶和护帮千斤顶来完成。如顶煤破碎或片帮严重时，可采用超前移架，及时打出护帮板等支护方式管理顶板，严防冒顶。

2.5 推前溜及拉后溜

使用液压支架推拉千斤顶推移输送机，前溜弯曲段距后滚筒不得低于12节。工作面要依次推前溜、拉后溜，保证推拉前后溜弯曲段不少于12节，逐步将前后溜推拉成一条直线。

对工作面刮板输送机的要求，刮板输送机在推移后必须成一直线，保证刮板输送机平整，不得出现飘溜，凹溜和局部起伏过大等现象。刮板输送机的机头机尾推进度保持一致，且必须保持推移步距为0.8 m，以确保截深、产量和工程质量。推移工作面刮板输送机时，必须距采煤机后滚筒大于20 m进行，推溜时要顺序进行，不得出现急弯、除进刀所需外其它地段不准出现弯曲。若推溜困难时，不应强推硬过，必须查明原因并处理后再推溜。清煤工必须滞后移溜10组支架，清煤人员必须面向刮板输送机机尾注意刮板输送机、顶板、煤帮情况，以防发生意外。清煤质量标准，清煤工要将浮煤、炭块清到刮板输送机里，严禁清到采空区，2m2内浮煤厚度不超过30 mm。

2.6 放顶煤

在机组割完一刀煤，将支架移出后，采用多人分段单轮放煤方式，通过收尾梁使顶煤落入后溜中，直到见矸后，伸出尾梁，关闭放煤口。

10822#综采工作面的采放比为1：0.88，根据本面支护的特点及开切眼尺寸支护情况，在支架的尾梁全部离开锚网支护顶板处，开始放煤，考虑外部运输能力，采用采放交替作业方式。

1）步距及放煤顺序。本面采用多人分段单轮放煤法，按架号依次进行，一架放完后再进行下一架，直到顶煤放完为止，放煤步距为0.8 m。

2）初次放顶煤。工作面回采初期顶煤比较完整，放煤困难，为提高初次放煤回收率及尽快达到放煤标准采取以下措施：①放慢割煤速度，增加顶煤空顶时间；②反复升降支架，迫使顶煤与直接顶离层，使顶煤破碎，从而滚入后溜中；③在反复升降支架时，必须密切注意支架前梁上部顶板状况，升起架后必须保证支架前梁接顶严密，初撑力达到要求，防止出现冒顶事故。

3）正常放煤。放煤操作，收回插板，操作尾梁千斤顶，使尾梁收到适当位置，保证放出的煤流入后溜中，若大炭堵住，则可多次反复伸收尾梁使大炭破碎，放煤结束后，升起尾梁，伸出插板。

4）放煤要求及注意事项：①正常放煤应架架二次见矸停放，既要保证煤质，同时保证顶煤回收率。加强现场监督检查，最大限度提高顶煤回收率；②放煤人员进行伸出插板作业时，必须注意插板伸出状况与后溜相对位置关系，严禁出现插板绊后溜刮板或链；③放煤人员操作时，应站在架间支护完好处操作手把；④后溜司机要随时观察后溜煤量和电机负荷，及时发出“放”、“停”信号，防止后溜断链或压溜；⑤放煤结束后，必须及时将插板伸出进行挡矸，以免大块矸石进入后溜损坏设备；⑥本工作面要求一采一放，放煤时由支架工分段作业；⑦工作面移架后，后溜正常运转时方可进行放煤工作；⑧放煤范围为除去过渡架外所有的低位放顶煤支架；⑨放煤时，必须密切注意放煤口涌出的煤流及矸石状况，严防大块矸石入溜。