大采高工作面回采关键技术研究

张红宾

摘要：为能有效解决到当前厚煤层安全高效开采的问题，文章以神东矿大采高工作面为这次的研究对象，通过了装备及技术的公关，实现了安全高效生产，逐渐形成了一套完整的厚煤层一次采全高新技术。

关键词：大采高;厚煤层;安全高效生产;一次采全高

1、前言

厚煤层的一次采高综采技术一直都是当前世界生产技术主要竞争的区域，在厚煤层条件下能够实现到安全高效的开采，对我国煤炭工业的发展有着十分重要的影响，通过各方面的不断创新使得综采技术在厚煤层开采方面有着巨大的发

2、大采高工作面重型设备配套技术

综采工作面設备主要有液压支架、采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、带式输送机及综采工作面供电、供液设备等，这些设备的正确选型及合理配套是充分发挥设备生产性能，达到安全高效的前提、设备选型着重考虑设备的生产能力、主要技术指标、适应性、可靠性、安全性、经济性、配套性等因素。为了实现综采工作面最大生产能力和安全生产，采煤机、刮板输送机和液压支架之间在性能参数、结构参数、综采工作面空间尺寸以及相互连接部分的形式、强度和尺寸等方面，必须互相匹配协调，保证适用。在没有现成可借鉴经验的基础上，经过科学、可靠的论证，最终形成了如下的配套方案，全部设备总功率高达13009.4kW。

2.1  、大功率采煤机

选用JOY07LS08型采煤机，滚筒直径4.5llq，单个质量达16t，是目前世界上直径最大的采煤机滚筒，采煤机装机总功率达到2925kW，每刀煤生产原煤2864t，每日按20刀煤组织生产，每日生产原煤57271t。

2.2  、超大采高液压支架

选用双柱掩护式液压支架，其中综采工作面中部架选用ZY21000/36.5/80D型支架，共149台;端头架选用ZYTl8000/28/55D型支架，共6台;短过渡架选ZYG21000/36.5/80D型支架，共2台;长过渡架选ZYG21000/36.5/80DA、B型支架，共2台，初撑力为15443kN（35MPa），工作阻力达到21000kN，支护强度1.67MPa，安全阀卸载压力47.6MPa，支护高度3.65～8.0ITI，配套长短过渡支架实现两级垂直过渡，可实现遥控器无线操作功能，现场实践效果显著，提高了支架对顶板适应性。

2.3  、刮板输送机

采用SGZ1400/4800型刮板输送机，运输能力为6000t/h，总功率4800kW，智能化水平提升，实现变频调速功能，此外刮板链的张紧方式除传统的机械张紧装置外，还增加了伸缩机尾的液压自动张紧装置。

2.4  、乳化液泵站

采用BRW630/37.5（BRW200/45）泵站组合，8泵3箱式配置，功率2994kW，采用超大流量、超高压双回路供液，实现压力控制数字化调节、远程起停、自动注油等自动化功能。

2.5  、带式输送机

运输巷带式输送机带宽1.61TI，带速4.0m/s，带长为3200in，功率为4x500kW。采用先进的大功率变频软启动技术、自动张紧技术、高速耐磨托辊、快速自移尾等先进技术提高设备的开机率。

3、8m大采高综采工作面围岩控制技术

3.1  、巷道支护技术

3.1.1      、巷道正常支护技术

综采工作面运输巷和回风巷顶板均采用“锚杆+ 锚索+ 冷拔丝网片”联合支护，螺纹钢锚杆型号为18mmxl800脚瑚，排距1.0脚，巷道支护断面;采用017.8m～6150mm锚索，排距3.01TI。运输巷和回风巷正帮采用玻璃钢锚杆加塑料网片的支护方式，锚杆为每排4颗矩形布置，排距为1.0m;副帮上部采用圆钢锚杆加冷拔丝网片的支护方式，下部采用圆钢锚杆加铅丝网片的支护方式，锚杆支护参数同正帮相同。

3.1.2      、工作面超前支护技术

超前支护采用新型ZQL2×22500/25/50D型巷道支架+ZY2000/25/50D型液压支架联合支护，支护强度为1.08MPa，提高了巷道支护强度，矿压显现不明显，底鼓帮鼓得到控制，两帮超前51TI范围内发生轻微帮鼓，帮鼓0.2m左右，有效维护二次采动影响下巷道顶板稳定性。

3.1.3      、二次采动巷道支护技术

为降低受二次采动巷道矿压显现所导致的破坏程度，对巷道顶帮进行补强支护，顶板采用内嵌式平板托盘配套直径28.6mm×8150mlTl锚索支护，平板托盘锁具镶嵌在顶板内，不易被支架挤压破坏而失效，大直径锚索公称强度达1670MPa，破断负荷890kN，提高顶板支护强度;正帮煤壁侧采用直径32ram～2100mm玻璃钢锚杆直径21.8mmX51501TIITI锚索加固支护，打设2排，锚索间距2.0131，维护煤帮稳定性，减缓帮鼓程度，顶板无明显下沉，较补强支护前效果明显很多，帮鼓受影响范围及程度变小，有效抑制超前垮帮，达到顶帮管控的目标。

3.2  、高压水致裂初次放顶技术

工作面初采期间顶板大面积悬顶易引发飓风事故，常规做法是采用深孔预裂爆破技术对综采工作面上覆顶板进行强制放顶，存在着装药困难、安全隐患大、工艺复杂、污染井下空气等诸多弊端。通过采用水力压裂技术进行顶板预裂代替深孔预裂爆破技术，以达到弱化工作面顶板岩层，避免发生顶板大面积悬顶引发飓风事故。现场分为2次施工，分为安装前和安装后，首先，沿开切眼正帮及巷道正帮垂直布置高位压裂钻孔（共35个），8m大采高综采工作面回采技术综采工作面采用双滚筒采煤机割煤和装煤，液压支架支护，刮板输送机、转载机、带式输送机运煤，端部斜切进刀，进刀方式：斜切人煤壁一推移刮板输送机一割三角煤一拉架一返空刀一推移刮板输送机，进刀距离73m，截深0.865m。双向割煤往返一次割两刀，机头和机尾顶板采用垂直过渡进行割煤和支护，全部垮落法处理采空区等一系列生产工序来完成回采工作。从开切眼到基本顶初次来压前，采高控制在6.5—7.0m以内，末采期间采高控制在6.5～7.0m，其他期间保持正常采高。机头和机尾顶板采用垂直方式过渡。采煤机至机头机尾时利用4架距离将采高由8.0ITI过渡至7.2ID-，再由7.2m过渡至6.8m，然后在机头机尾过渡架处将采高由6.8in垂直过渡至回采巷道高度后与回采巷道割透。较弧形平缓过渡方式每刀多回采123.8t，每日多回采1982.24t，每月多回采5.95万t。

4、8m大采高工作面信息化及环保技术

4.1  、支架状态动态监测

为解决动态监测支架状态及排查支架电控故障，该综采工作面支架配套安装的各类传感器实现支架顶梁和掩护梁角度测量、人员精确定位、多彩色光线报警、支架高度自动检测、护帮板状态监测等功能，监测系统具有自检功能，每10s自动检测1次各类传感器是否正常，主控台实时监测支架状态参数，保证设备正常运行及人员安全。

4.2  、压力数据采集

为解决人工手动采集支架压力数据，该综采工作面采用德国EEP支架阻力在线监测分析系统，对支架立柱压力进行实时采集并上传分析，同时采集到支架状态和姿态，通过一系列的数据分析，得出来压情况及支架调整情况等，以此来指导综采工作面安全高效生产。

4.3  、设备运行动态监测

为解决关键岗位实时掌握设备运行状态及岗位合一的问题，该综采工作面安装视频监视器配合设备运行监测，机头人员岗位和马蒂尔司机岗位合二为一，通过视频监控煤流量情况，通过设备运行监测掌握设备运行过程中各项关键指标是否正常，从而实现煤流量控制及设备故障原因分析的功能。

5、结束语

采高的增大是综采工作面高产高效开采的重要基础，而其的每一次增加都是综采工作面设备配套和回采技术的革命，同时也是我们国家开采装备制造水平提升的重要表现。

参考文献：

[1]戚旭鹏.复杂地形浅埋超大采高工作面矿压分布规律及控制技术[D].2020.