余吾煤业综采低位放顶煤采煤工艺分析

2021-04-15樊胜杰

西部探矿工程 2021年4期

樊胜杰

（潞安集团余吾煤业公司，山西长治046000）

1 工作面概况

余吾煤业公司S2203 工作面主采煤层为二叠系山西组3#煤层，煤层厚度4.8～6.2m，平均5.8m，煤层倾角0～7.8°，平均3°，煤层中局部含泥岩夹矸，厚度在0～0.1m。工作面煤层直接顶为泥岩、砂质泥岩，岩性较软、稳定性较差，强度低；基本顶为细—中粒砂岩，岩性较硬；直接底为泥岩、砂质泥岩，老底为砂质泥岩、细粒砂岩，具体情况见表1。S2203工作面采用倾斜长壁布置，即进上顺槽和下顺槽均沿煤层顶板掘进，沿倾斜方向布置，下顺槽倾向长728m，上顺槽倾向长752m，切巷沿走向布置，长度为258m，工作面标高为+654～+706m。工作面上下顺槽断面均为矩形断面，均采用锚杆、锚索配合钢筋网、钢筋梯子梁联合支护。S2203下顺槽为进风巷，担负工作面进风、运煤和辅助运输任务；上顺槽为回风巷，担负工作面回风、辅助运输任务；工作面切巷断面为矩形，主要用于支架、运输机、采煤机的安装布置，担负工作面支护、采煤、运输工作。

2 采煤方法及回采工艺

表1 S2203工作面煤层顶底板岩性情况表

2.1 采煤方法

S2203工作面采用倾斜长壁后退式采煤方法，全部垮落法管理顶板。S2203 工作面煤层平均厚度5.8m，其中支架采高控制在3.2m±0.1m，放顶煤高度2.6m，工作面每循环推进800mm，放煤步距800mm。工作面支架最小控顶距为4830mm，最大控顶距为5630mm，支架拉移步距为800mm。

2.2 采煤工艺

S2203 工作面安装的支架为ZF10000/22/38 型支撑掩护式综采低位放顶煤液压支架，选用的采煤机为MGTY-400/930-3.3D 型采煤机，前后部运输机型号均为SGZ-800/1400 型，转载机型号为SZZ-800/400型，顺槽安装的胶带运输机型号为DSJ100/80/2×200。

工作面采煤工艺为综合机械化放顶煤一次采全高采煤工艺，回采工艺流程为：采煤机割煤、装煤→推移前部刮板运输机、运煤→拉移后部刮板运输机、运煤→拉移液压支架→放顶煤→采空区处理→下一循环。

2.2.1 采煤机割煤

采煤机向上或向下采用双向割煤的方法，上滚筒割顶煤、下滚筒割底煤，采煤机上下往返一次割两刀煤。采煤机机头机尾进刀及端头割煤时，牵引速度控制在2m/min 左右，其它在6～8m/min 左右。采煤机上行割煤时，上滚筒沿顶、下滚筒沿底，采煤机割煤的同时，滞后采煤机滚筒10～15架追机拉架。当割到机尾时，采煤机停止牵引，推移采煤机后边的刮板运输机，然后采煤机下行牵引，上滚筒降下沿底割煤、下滚筒升起沿顶割煤，沿着刮板运输机弯曲段逐渐斜切进入煤墙，直至上下滚筒全部进入煤墙后，停止采煤机牵引。推移弯曲段及机尾段刮板运输机，移机尾支架，工作面刮板运输机成一条直线后，采煤机下滚筒降下沿底割煤，上滚筒升起沿顶割煤，采煤机向上牵引割三角煤，采煤机上行割煤的同时，追机拉架。当采煤机割煤到机尾时，采煤机上滚筒下降沿底、下滚筒升起沿顶下行正常割煤。

（1）采煤机进刀方式。工作面割煤时采用端头斜切式进刀（如图1所示）。

图1 采煤机割煤进刀示意图

当采煤机割至工作面端头时，移动刮板运输机至煤壁（图1a）；调换采煤机滚筒位置，前滚筒降下、后滚筒升起并沿刮板运输机弯曲段反向割入煤壁，直至刮板运输机直线段为止,然后将刮板运输机移成一条直线（图1b）；再调换采煤机两个滚筒上下位置，采煤机重新返回割煤，采煤机割至刮板运输机机头处（图1c-d）；将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上下滚筒，返程正常割煤（图1e）。

（2）割煤工艺。

①采煤机司机接到班组长开机命令后，发出开机信号，并打开供水管路截止阀启动喷雾。

②确认采煤机前后滚筒附近5m 范围内无其他人员,并检查附近瓦斯浓度符合规定后，合上隔离开关，按下启动按钮，电动机启动后，操作调高按钮，把前后滚筒升平，按电机停止按钮，在电机接近停机时，分别合上前后滚筒离合器，然后再次启动采煤机。

③升前滚筒，使之达到规定采高，落下后滚筒，使之落到底板。

④工作面刮板运输机正常运行后，根据实际牵引方向转动调速换向旋钮，把旋钮转动到合适位置。

⑤机头机尾割煤：根据情况前滚筒距前部刮板运输机机头(尾)适当距离时，降低牵引速度，主司机操作调速手把，前滚筒司机操作前滚筒调高手把，班长站在过渡架人行道上观察指挥，当前滚筒将煤壁割通后，停止牵引。

⑥采煤机司机完成割煤任务后，停机时首先停止牵引，落平滚筒，打开离合手把，断开隔离，闭锁机组。

2.2.2 装煤、运煤

工作面采煤机割煤时，利用采煤机滚筒叶片旋转将落煤装入前部刮板运输机中；煤墙侧和后部运输机前沿浮煤通过前后部运输机铲煤板在推拉移动时自行装入输送机内；支架顶梁以上的煤通过支架后尾梁插板来回伸缩，将顶煤放出装入后部刮板运输机中；上下端头、人行道及架间浮煤通过人工清理装入刮板运输机内。工作面的煤经前后部刮板运输机运送到下顺槽转载机内，再通过下顺槽转载机和皮带运输到采区胶带运输机上，通过采区胶带运输机运送到主斜井胶带运输机，最后运至平地进筛选系统分选后存入平地煤仓。

2.2.3 移架

正常移架操作顺序：收侧护板，收护帮板，降柱使顶梁略离顶板，当支架可移动时，立即停止降柱，操纵推移装置使支架移至规定步距；然后调架，使支架推杆与输送机保持垂直，支架不歪斜，中心距符合规定，升柱的同时调整平衡千斤顶，使顶梁与顶板严密接触，以保证达到初撑力；最后伸出护帮板护煤壁，伸出侧护板使其紧靠相邻上方支架，将各操作手把打到“零”位。在顶板破碎或煤墙片帮地段，要进行超前移架支护，防止顶板冒落。

2.2.4 推移前部运输机

（1）随采煤机割煤过后，推移运输机遵循自下（上）而上（下）顺序或由中间向两头推移的原则，弯曲段长度不得小于15m，不得出现死弯，不得任意分段或从两端向中间拉移，推移步距600mm。刮板运输机要推成一条直线，推移时，要使各千斤顶协调推移，不得一部分强行推移。

（2）推移操作时，支架工要侧向操作阀、观察前部刮板运输机弯曲情况，及时关闭到位千斤顶，并注意周围工作人员情况，防止误动作伤人。

（3）推移机头后，运输机机头与转载机的搭接高度保持在0.3m 以上，搭接长度0.2m 以上，底链不拉回头煤。如达不到要求采取摆转载机或支前部运输机机头措施进行处理。

（4）刮板运输机推移到位后，随即将各操作手把扳到停止位置，并闭锁限位装置。

（5）若采煤机超割或欠割，造成底板不平时，要及时通知采煤机司机在下一循环中及时调整，确保前部刮板运输机和工作面坡度一致。

（6）刮板运输机推移过程中若出现错槽时，要及时通知采煤机司机停机并闭锁刮板运输机，及时进行处理。

2.2.5 拉移后部运输机

（1）后部刮板运输机在支架拉移后分段进行拉移。

（2）拉移后部刮板运输机前，如果后部运输机煤壁侧浮煤过多，或支架后尾梁油缸距运输机较近时，要先将运输机煤壁侧浮煤清理至底板后再进行拉移。

（3）拉移后部运输机时，支架工要站在支架前后排立柱中间的底座踏板上，观察后部刮板运输机弯曲情况，严禁出现急弯，拉移到位后及时关闭操作手把。

（4）拉移后部刮板运输机时可自上而下、自下而上或从中间向两头拉移，严禁从两头向中间拉移。

（5）后部刮板运输机拉移步距必须达到循环进度800mm，刮板运输机要成一条直线，严禁出现多段弯曲，拉移时，要服从指挥分段协调拉移，不得一部分强行拉移。

（6）机头拉移后，后部运输机机头与转载机的搭接高度保持在0.3m 以上，搭接长度0.5m 以上，底链不拉回头煤。如达不到要求采取整体向上推移后部运输机措施进行处理。

2.2.6 放顶煤

根据S2203 工作面支护情况，在工作面向前回采推移出原切巷开切眼范围后就可以开始放顶煤。工作面采放比为1∶0.81，根据煤量情况及外部运输能力，割煤与放煤采取交替作业的方式进行。

（1）放煤方法：工作面采用单轮顺序方式放煤，见矸关门，工作面放煤步距0.8m（即拉一次架放一次顶煤）。放煤时按照架号顺序，按照从上向下或从下向上的顺序依次进行，一架煤放完以后再放下一架煤，直至见矸确认顶煤放完为止。

（2）初次放顶煤。在工作面刚开始向前回采的过程中，因工作面顶煤整体性较好，不易破碎，造成放煤时不易下落。为减少煤炭损失，提高资源回收率，在工作面开始放煤初期，主要采取如下措施：①采煤机割煤时降低跑机和拉架速度，增加支架顶梁上部煤的空顶时间；②拉移架过程中，对支架进行多次升降，将顶煤挤碎，使其与顶板分离开依靠自重落入后部运输机中；③在拉移升降支架过程中，要求时刻注意观察支架顶梁上方及前方煤墙及顶板情况，发现支架顶梁前方出现大量留煤或顶板破碎较严重时，停止升降支架，及时将支架升紧使顶梁与顶板紧密接触并持续供液2～3s保证支架初撑力符合要求，防止煤墙出现片帮冒顶事故。

（3）正常放煤。放煤时，操作人员站在本架的后排立柱前的底座上操作支架的放煤手把，缓慢收回插板，使顶煤流入后部运输机，适当摆动尾梁，促使顶煤破碎下滑。

（4）放煤注意事项。①放煤过程中，放煤时尽量使顶煤保持均匀下降，以减少混矸提高煤质；②操作人员时刻观察后部刮板运输机煤的流量，控制好放煤量，均匀放煤，防止因放煤过多而压死后部刮板运输机；③在放煤期间，当出现放煤口被大块煤（矸）卡住时，采取操作尾梁插板操作手把，反复伸缩插板将放煤窗口大块煤（矸）挤碎，将煤（矸)放下来，方可继续下一架放煤。

2.2.7 采空区处理

工作面回采期间采用全部垮落法处理采空区，上下两端头锚网支护巷道在回采过程中要提前对顶部锚杆（索）进行退锚处理，同时将顶部和帮部的钢筋网剪开，使上下端头尾巷能够及时垮落。若在回采过程中，出现局部顶板垮落不及时或冒落不充分产生悬顶，当悬顶面积超过10m2时，要采取强制放顶措施进行处理，防止顶板突然大面积垮落出现顶板事故。