輕型液壓支架綜采放頂煤開采工藝的應用

文/司坤善

（作者系山西澤州天泰西陳莊煤業有限公司總經理）

隨著煤礦企業兼并重組整合的推進，相當一部分礦井都是由很多小煤礦整合而成的，這些礦井資源支離破碎，地質條件復雜。因而，這些煤礦開采工藝的選擇至關重要。輕型液壓支架綜采放頂煤開采工藝，具有大型綜采設備安全好、產量高、用人少、效率高、頂板易于管理、勞動強度低等特點，與普通綜采設備相比還具有體積小、重量輕、對運輸巷道規格要求小，安裝、拆除、運輸方便，能較好地適應在復雜地質條件下開采的優勢。輕放工藝適用于煤層地質條件較復雜、頂板破碎、煤層厚度4～12m、傾角小于25°，直接頂板穩定或中等穩定以下的條件，特別適用于地質條件較復雜的中小型礦井，是煤礦提高生產能力，降低成本，提高經濟效益的有效開采途徑。山西澤州天泰西陳莊煤業有限公司依據自身實際，選用輕放開采工藝的成功實踐表明，輕放開采工藝不僅能夠解決中小型煤礦頂板管理的安全問題，也為中小型煤礦實現礦井機械化提供了強有力的保障。

一、山西澤州天泰西陳莊煤業有限公司采煤工藝的選擇條件

山西澤州天泰西陳莊煤業有限公司是根據晉煤重組辦發（2009）39號文件批準，由原晉城市晉宏實業有限公司西陳莊煤礦和澤州縣下村鎮興天煤礦重組整合而成立的股份制企業，由山西澤州天泰能源有限公司控股經營。礦井生產能力為45萬噸/年，現開采3號煤層，煤層平均厚度5.5m，傾角3～8°。偽頂為黑色薄層狀泥巖，水平層理十分發育，含植物化石，隨著煤層開采而向下冒落，平均厚0.2～0.8m，當偽頂不發育時，煤層直接與直接頂板接觸。直接頂為砂質泥巖、粉砂巖、泥巖，裂隙不太發育，厚4.00～5.30m，平均厚4.70m，個別地段的直接頂為細粒砂巖及粉砂巖。基本頂為灰白色粉砂巖，質較堅硬，厚15.00～18.10m,平均厚度為16.10m。底板為深灰色泥巖、粉砂質泥巖，厚2.00～5.00m，平均厚3.30m。根據煤層賦存情況，如選用分層開采，偽頂較厚難以管理，且由于偽頂隨采隨落，將造成煤質含矸率高，工人檢矸勞動強度大；同時，由于煤層多具紋理結構，節理發育，易破碎。因此綜合考慮各種因素，確定選用綜采放頂煤采煤工藝。根據所采煤層頂板巖石的性質和厚度及壓力，按巖石工程地質特征分類，其頂板巖石為不穩定巖石。因此選擇頂板管理方法為全部垮落法。

二、主要配套設備

1.ZF2600/18/26型低位放頂煤液壓支架；

2.MG160/380-WD電牽引采煤機；

3.前部刮板輸送機：SGZ-630 ／220；

4.后部刮板輸送機：SGZ-630 ／150；

5.乳化液泵站：MRG200/31.5C。

三、回采工藝

1.進刀方式：進刀方式為工作面端頭斜切進刀，雙向割煤。

2.作業流程：采煤機割煤→收前探梁→移架→推前部刮板輸送機→清煤→放頂煤→拉后部輸送機。

3.回采工藝說明：

（1）割煤。割煤高度控制在2.4±0.1m之間，割平頂底，不留傘檐，割煤后及時伸出前探梁護頂。

（2）移架。采煤機割煤后，距采煤機前滾筒3～5架依次順序隨機移架，追機作業。

（3）推前部輸送機。滯后采煤機后滾筒15m推移前部輸送機，運輸機最小彎曲段不小于15m，按照從機頭到機尾或從機尾到機頭的順序交替推移，多點操作，推移后保證輸送機平直。

（4）放頂煤。工作面初采時，不回收頂煤，當推進至6～8m時頂板垮落，方可進行回收頂煤，若頂板不能自行垮落，可采取措施進行強制放頂，距停采線10m時，只進行割煤，不放頂煤，同時開始鋪雙層金屬網，為工作面回撤做準備。

（5）拉后部輸送機。放煤后從機頭到機尾或從機尾到機頭的順序交替拉后部輸送機，拉后部運輸機前清凈架間、架后大塊煤，以減少拉后部輸送機阻力，嚴防夾破管路，同時多點操作，嚴防拉成急彎。

（6）過渡支架移設。前部刮板輸送機推直后，及時移設過渡架，移設過渡支架前必須先打好超前支護，清凈浮煤雜物，保持輸送機平直。

四、作業方式

采用兩采一準，兩班生產，一班準備。

五、應用效果分析

輕放開采工藝首先從2011年9月開始在西陳莊煤礦3304回采工作面進行試生產，3304回采工作面順槽長度800m，切眼長度150m，煤層厚度5.8m。生產以來，效果良好。實踐表明，輕放開采工藝具有以下優越性：

1.放頂煤開采工藝簡化了生產環節，減少了生產人員，有利于實現礦井的合理集中生產，是實現高產高效的有效途徑。采用輕放工藝前回采工人數為每班30人，采用輕放工藝后減少到每班25人。采用高檔普采工藝時工作面平均單產達到了22000噸／月；采用整體組合支架放頂煤回采時工作面平均單產為30000噸/月；采用輕放工藝后，工作面平均單產達到了43000噸／月。

2.緩解了采掘關系緊張問題，降低了巷道掘進工程量，減少了工作面倒面次數和材料消耗。采用高檔普采工藝分2～3層開采，不僅巷道掘進工程量大，采面銜接緊張，而且分層開采需鋪設金屬網或塑料網等。采用輕放工藝后一次全部采出，不再鋪設金屬網或塑料網，節省了材料，減少了工序，煤巷掘進工程量減少。而且提高了煤炭質量，解決了上分層開采時，由于偽頂較厚，隨采隨落，原煤含矸率高的問題。

3.降低了工人的勞動強度，改善了生產作業環境，提高了采面安全可靠程度。采用輕放工藝后，從根本上避免了人員進入工作面機道作業，頂板管理得到加強，工人勞動強度降低，作業環境得到了根本改善。

4.輕放工藝解決了原采用整體組合支架放頂煤回采時支架穩定性差，容易倒架，采煤機割煤后不能及時移架控制頂板，造成架前漏頂、冒頂現象，同時，解決了整體組合支架和單體支柱容易鉆底，壓死架，造成工作面推進困難的問題，提高了資源回收率。采用整體組合支架放頂煤回采時工作面回采率只有80%，采用輕放工藝后工作面回采率達到了93%以上。

5、如果在輕放工作面配套粉碎機和與工作面相適應的順槽運輸設備，工作面生產能力將大大提高，可在90萬噸/年以下礦井中推廣使用。