采煤工作面放顶煤工艺技术探索与应用

2021-08-14陈程

江西煤炭科技 2021年3期

陈程

（大同煤矿集团设计研究有限责任公司，山西大同 037003）

同煤集团煤峪口矿3 号煤层的平均厚度为5.6 m，煤层中含有一层稳定的矸石，距离煤层底板0.6 m，矸石的厚度为0.28 m。煤层顶底板主要是泥岩和炭质泥岩，其中，顶板是砂质泥岩和粉砂岩，局部含有粒级不同的砂岩，底板是砂质泥岩和泥岩，局部含有少量细粒砂岩；煤层的整体结构比较简单，厚度比较稳定[1]。煤峪口矿目前采用大采高采煤工艺，对煤层厚度以及巷道顶底板的要求都比较高，而且在开采过程中，煤壁容易出现片帮，顶板管理困难，随着开采高度的增加，顶煤回收率大大降低。

1 巷道布置

煤峪口矿工作面回风巷和进风巷都是沿着煤层顶板掘进，呈倾斜布置。现场采煤工作面见图1，其中回风巷长度为756 m，进风巷长度为678 m，切眼走向长度为234 m。回风巷的断面呈矩形，采用全锚联合支护，断面的净高为2.8 m，净宽为4.1 m，断面的毛高为3.2 m，毛宽为4.2 m；巷中铺设专用的管路和电缆，为开采工作面提供水、电、气。进风巷的断面呈矩形，采用全锚联合支护，断面的净高为2.95 m，净宽为4.66 m，断面的毛高为3.2 m，毛宽为4.78 m；同时，铺设转载机、输送机、单轨吊等设备，为运输材料提供通道，铺设专用的管路和电缆，为工作面提供水、电、气。切眼的断面呈矩形，便于各类综采设备的布置，为开采提供服务，连通回风巷和进风巷，形成完整的采煤系统[2]。

图1 现场采煤工作面

2 采煤工艺

根据煤层地质条件，结合工作面巷道布置方式，设计采用放顶煤采煤工艺[3]，见图2。在工作面前后使用SGZ-1000/1400 型号的刮板输送机，以巷道顶梁为分界，在上部采用采煤机割煤，将放下的顶煤直接落入刮板输送机运出，实行即采即放，跟机放顶煤的作业方式。

图2 放顶煤开采形式

2.1 割煤

使用双滚筒采煤机对工作面进行割煤，在工作面的两端采用斜切的方式进行截割[4]。一般采煤机的截割深度为500～800 mm，采煤高度为2 400 mm，循环进度为800 mm。在进行割煤的过程中，确保两个滚筒相互协调，右滚筒对顶煤进行截割，左滚筒对底煤进行截割，割通煤壁后，将右滚筒降低一定的高度对底煤进行截割，空刀上返清理浮煤，然后沿输送机弯曲段进行反向割煤，将左滚筒升高对顶煤进行截割，右滚筒降低对底煤进行截割，直到煤壁成直线段，将输送机推直，再调换滚筒的上下位置，返回到输送机的机头，如此往复完成割煤作业。

2.2 移架

采煤机落煤后，及时进行推前溜，确保有0.8 m截深，采煤机在前，移架滞后采煤机小于15 架，在移架时要坚持带压擦顶，减少支架的下降高度，设计护帮板和伸缩梁，在移架后及时伸出伸缩梁，对顶板进行支护，在护帮板的作用下，对煤壁进行保护，确保移架后的支架在一条直线上，初撑力在1 940 kN以上。

2.3 推移前部输送机

在移架后，距离采煤机15 m 处，进行推移前部输送机作业。如果在此过程中使用多架输送机，要相互协调、配合完成推移作业；也可以分阶段进行推移，在距采煤机5 m 时开始推移，每次推移距离小于300 mm，依次推移2～3 次后，将前部输送机推移到煤壁处；推移时要从两头开始，前部输送机的弯曲一端要大于15 m，推移前后成一条直线，避免出现急转弯。

2.4 放顶煤

根据顶煤的实际情况，选择合理的放顶煤采煤方式。采煤机在割完第二刀煤后，进行移架、放顶煤，前割后放或是前放后割，采放比为1:3，放煤步距为1.26 m。注意放顶煤的顺序，确保顶煤从工作面的机头处开始放出，依次向机尾进行放煤作业，在放煤作业中，遇到放煤口被较大的顶煤堵塞时，可以使用液压支架上的搅动杆，将顶煤搅碎，确保放顶煤作业的顺利完成。为了提高顶煤的回收率，在顶煤块度比较小时，基本支架侧的过渡支架可以适量进行放煤。

2.5 拉后溜

在割完煤并且见矸后，进行拉后溜作业，采用合理的操作方法，移动输送机千斤顶到合理的范围内，从机头上行至机尾，在这一过程中，要考虑采煤机的连接位置，以及邻架和溜槽的连接，避免安全事故的发生，造成人员伤亡。

3 应用效果

对3 号煤层的顶板和端头进行支护，在工作面上共安装工作阻力为1180 kN的液压支架172 架，每台液压支架的强度为365.8 kN/m2，支架的高度为2.33 m。采用十字梁组成的网状顶梁与液压支架相互配合，对顶板进行支护。工作面上下端头的支护是连接切眼和上下巷的关键部位，3 号煤层采用排头架支护方式，以提高支护的可靠性，见图3。