大陽煤礦綜采工作面 設備適應性改造探析

文/李晉平

大陽煤礦地處全國最大的煤田——沁水煤田腹地，礦區主要煤系地層為上石炭統太原群及下二迭統山西組。大陽煤礦為蘭花公司下屬主力礦井，2002年開始進行機械化改造，采煤工藝為綜合機械化放頂煤開采，原采區北一采區地質條件簡單，陷落柱、斷層發育較少，煤層傾角小于10°，煤層賦存穩定。

根據初步設計，綜采設備選擇的是適應能力較小的配套設備，隨著開采的逐步延伸，尤其是穿過一條落差30m的斷層，到達現在的三四采區后，礦井地質條件發生了巨大的變化，褶曲、無炭柱、斷層及其發育，沖刷帶在局部地區也存在，煤層厚度變薄且不穩定，煤層坡度起伏大，節理裂隙發育，掘進回采過程中極易片幫冒頂，原來回采設備穩定性、適應性以及完成安全生產任務等方面不能滿足開采的需要，急需進行開采工藝升級改造。

大陽煤礦地處全國最大的煤田——沁水煤田腹地，礦區主要煤系地層為上石炭統太原群及下二迭統山西組。大陽煤礦為蘭花公司下屬主力礦井，2002年開始進行機械化改造，采煤工藝為綜合機械化放頂煤開采，原采區北一采區地質條件簡單，陷落柱、斷層發育較少，煤層傾角小于10°，煤層賦存穩定。

根據初步設計，綜采設備選擇的是適應能力較小的配套設備，隨著開采的逐步延伸，尤其是穿過一條落差30m的斷層，到達現在的三四采區后，礦井地質條件發生了巨大的變化，褶曲、無炭柱、斷層及其發育，沖刷帶在局部地區也存在，煤層厚度變薄且不穩定，煤層坡度起伏大，節理裂隙發育，掘進回采過程中極易片幫冒頂，原來回采設備穩定性、適應性以及完成安全生產任務等方面不能滿足開采的需要，急需進行開采工藝升級改造。

一、井下綜采設備開采中存在的問題

目前大陽煤礦設計年產量為150萬噸，一井兩面，采區3#煤層傾角1～17°，局部為雙傾斜，埋深195～550m，煤層厚度 3.77～5.86m，平均厚度5.29m，煤層硬度系數2.5～3。現開采的3403工作面所采3# 煤層傾角 1～11.5°， 埋深 415～435m，煤層厚度5.6m，工作面直接頂為灰黑色粉砂巖，厚度3.35～4.68m；工作面長度 165m，運輸順槽 4×2.8m，回風順槽 4×2.8m。工作面初次來壓步距27m，周期來壓步距13m。

工作面液壓支架型號為ZF3400/17/28，實際使用過程中的問題主要是接頂面積不易控制漏矸嚴重，無前探梁架前空頂距不易控制，護幫效果不好，膠管損壞嚴重，片閥漏液嚴重，端頭支架損壞嚴重，端頭支護困難；采煤機型號為MG160/375-WD，整體使用效果良好，主要問題是割不通三角煤，過煤高度小，油封輕微漏液，調高泵損壞，電氣部分輕微損壞；刮板機型號為SGZ630/220，存在的問題為：機頭與轉載機搭接處吐煤效果差，過煤寬度小，鏈輪組件輕微漏液，鏈條磨損，前后刮板輸送機帶煤多。

二、過渡段液壓支架尾梁壓電機改進措施

工作面過渡段支架尾梁壓機頭的問題。正常距離為660mm，實際只有不到300mm。

1.增加尾梁千斤頂的缸徑

由目前的160mm增加到180mm，其工作阻力由790KN增加為1000KN。

2.改變尾梁結構

由目前的兩節改為三節，如圖，可以從三方面改善尾梁壓機頭的問題：

（1）外力合力力臂減小，可減小外力合力力矩；

（2）尾梁縮短，所受整體外力降低，同時尾梁縮短，即使后端受力，也不會壓到電機；

（3）尾梁變薄，增加尾梁活動空間。

3.支架頂梁存在的問題及改進措施

大陽煤礦ZF3400/17/28支架采用整體頂梁+護幫板結構，出現過頂梁前端不接頂的現象。頂梁是支架的重要的結構件，選擇合理的頂梁結構對支架使用效果有重要的作用。目前頂梁結構形式主要有整體剛性頂梁、鉸接分體頂梁兩種。

鉸接分體頂梁前端可以上下擺動，與頂板接觸效果較好，對不平頂板適應性強；支架整體運輸尺寸小，鉸接前梁增加可伸縮前探梁可解決架前空頂問題和提升護幫效果。但鉸接分體頂梁支架前端支撐力小。同時鉸接分體頂梁由于前端架間鉸接前梁無活動側護板，對頂板密封性較差。

整體頂梁結構簡單、可靠；支架前端支撐力大，對頂板載荷的平衡能力強，有利于維護頂板以及抑制煤壁片幫；同時整體頂梁全長設置活動側護板，對頂板密封性較好。但對不平頂板適應性差，頂梁前部受壓大時有拔后柱的情況。支架整體縱向運輸尺寸較長。

支架頂梁的選擇要根據支架頂板（煤）的破碎情況和頂板來壓情況進行選擇。一般在軟及極軟頂板（煤）條件下，為了防止鉸接前梁前端冒空而采用整體頂梁的形式，可以采用全長側護板對頂板（煤）進行盡可能多的掩護；較軟頂板（煤）一般對應的礦山壓力較小，從而整體頂梁拔后柱的情況可以有效避免。大陽煤礦煤層硬度屬中硬度煤層，應選用鉸接分體頂梁液壓支架

三、結論

通過對現有設備分析，提出大陽煤礦現有設備基本能滿足工作面年產90萬噸，工作面長度不大于180m的改造要求，為滿足安全生產能力不斷提高、埋深增加和工作面加長降低掘進率的要求，其需替換的設備按迫切程度依次為ZF3400/17/28型液壓支架、SGZ630/220刮板輸送機、MG160/375-WD采煤機。在考慮設備的高可靠性和集團公司內部的統一規劃下，推薦設備為ZF7200/17/33型鉸接分體頂梁液壓支架、MG200/600-WD型采煤機、SGZ764/500刮板輸送機、SZZ800/320自移式轉載機。