大采高采煤工藝在河東煤礦的應用

李海燕

(山西焦煤汾西礦業集團，山西 介休 032000)

1 39(10)08工作面介紹

1）39（10 ）08工作面位于河東煤礦二采區，工作面開采煤層為石炭系太原組9號（低灰富硫貧瘦煤）和 10 號(中灰高硫貧瘦煤)煤，煤層傾角為 3°～15°，煤層均穩定總厚度為6.3 m,工作面為波浪型褶曲構造，高差達25 m。

2）巷道斷面特征表。巷道斷面特征如表1所示。材料巷和運輸巷均沿10號煤層頂板掘進，材料巷主要用于進風、材料運送和行人，運輸巷主要用于回風、運煤和行人。

表1 巷道斷面特征

3）工作面采用走向長壁后退式綜合機械化一次采全高采煤，根據煤層厚度、配套采煤機及液壓支架的技術參數，確定工作面實際采高為6.3 m，循環進度為0.8 m。由MG900/2290-GWD型采煤機落煤、裝煤，SGZ1250/3×855型刮板輸送機運煤，運輸巷采用SZZ1350/525型轉載機、PLM3500型破碎機及DSJ140/250/3×400型膠帶輸送機運煤，四柱支撐掩護式液壓支架支護工作面頂板，兩巷均采用超前支護液壓支架支護頂板，全部垮落法管理頂板。

工作面沿10號煤底板割煤，不留頂煤。工作面初采期間和末采期間采高均為4 m，在初采期間，初始以4 m采高割煤，待工作面初次來壓后采用每刀煤挑頂100 mm的方法將工作面調至設計采高6.3 m；到工作面末采前，距停采線40 m時以每刀留頂煤100 mm的方法逐漸將采高調至4 m后進入末采期。回采工藝：交接班→設備空載聯合試運轉→割煤→移架→推移刮板輸送機→拉移轉載機→拉移超前支架→清理浮煤。

2 大采高采煤工藝的現場概述

1）工作面煤層厚度為6.3 m，要求采煤機采煤高度達到6.3 m，液壓支架最大支撐高度按6.5 m考慮。工作面切眼寬度按液壓支架安裝最大寬度要求設計，工作面切眼高度4.0 m，局部按采煤機安裝所需最大高度設計。

2）由于9號煤與10號煤夾層巖性為砂質頁巖、砂紙泥巖、中粗砂巖為主，硬度系數f=2.0～6.0，9號煤硬度系數f=1.0，10號煤硬度系數f=0.8。要求采煤機滾筒截割頭截齒能夠截割f＞6硬度的巖石，工作面采煤機配備破碎大塊矸石及片幫煤大塊煤塊裝置，最大破煤尺寸高1.2 m、寬1.2 m。由于崔家溝井田煤巖層傾角 5°～17°，一般為 5°～10°，要求采煤機爬坡能力＞16°要求采煤機制動能力強，抗震和過斷層能力強，截割電機分步啟動，采煤機滾筒采用分體式滿足河東礦現有運輸巷道條件，具備水量、水壓監測和監控裝置，采煤機自備增壓外噴霧水泵滅塵裝置，實現采高監測記憶和采煤機位置檢測，油溫、油壓在線監測，各部件具備集中注油功能。

3）工作面中間液壓支架采用支撐掩護式，配備二級護幫板，護板高度不低于3.0 m，支護高度2 900～6 500 mm，工作阻力不小于15 000 kN/架；初撐力不小于11 000 kN；支架中心距1 750 mm。端頭/過渡支架設計選型：端頭支架設計技術參數為支護高度2 600～5 500 mm；工作阻力不小于 20 000 kN/架；初撐力不小于16 000 kN；支架中心距1 750 mm。液壓支架防倒防滑能適應20°煤層傾角。

超前支架設計選型由于河東礦頂板屬于堅硬頂板，頂板壓力大，故要求超前支架具有更大的工作阻力。材料巷和運輸巷超前支架設計參數如下：支護高度2 600～5 000 mm；工作阻力不小于8 000 kN/架；支護強度不小于1.3 MPa；初撐力不小于6000 kN/架；支護形式為四柱支撐式（有四連桿機構）；超前支護距離不小于30 m。超前支架應該與所選轉載機相配合。

4）為提高工作面資源回收率，工作面割煤至兩端頭分別采用兩架過渡支架，側護板高度滿足大采高和4.0 m采高要求。

5）由于工作面生產過程中可能產生大塊煤矸石，運輸順槽轉載機破碎機能力要考慮破碎1.5 m大塊及f＞6硬度的巖塊。

6）運輸順槽轉載機（含破碎機）長度按超前支護長度＞30 m設計。

7）運輸順槽皮帶機寬度及運輸能力按1.4 m帶寬、日產10 000 t運輸能力設計，并實現機軌合一。

8）工作面刮板輸送機與轉載機連接采用交叉側卸方式連接，運輸順槽寬度按轉載機設備最大寬度考慮設計，采用調速耦合器，液壓馬達緊鏈器和伸縮機尾輔助緊鏈、數字監控系統，實現軟啟動。

9）材料順槽寬度按設備列車最大設備寬度及工作面最寬設備運輸設計。

10）對工作面的片幫防護，液壓支架采用護幫機構（第二節護幫板能夠折疊）、采煤機自帶擋板、支架間加設防護網。

11）液壓支架要求分體運輸上下井，安裝回收工作面在工作面切眼及停采線附近施工組裝、拆卸硐室。所有設備最大不可拆卸件重量不大于24 t，寬度、高度滿足河東礦現有巷道運輸條件。

3 今后生產過程中需注意的問題

1）工作面“三機”控制首次使用天津貝克KJ50型PROMOS監控系統，其邏輯控制方式可以通過軟件編程來實現，使復雜的控制邏輯變得簡單易行。系統中的產品采用簡便快捷的直插式插接件相連，使系統在惡劣的環境中也能快速準確的安裝和更換。系統中有獨立的語音通訊線，使系統在可以延伸的地方就可以進行語音通訊。系統中有獨立的安全保障回路，與控制回路相連使用，可使系統控制安全可靠。但由于職工技術水平有限，先進的控制系統給維護人員帶來了很大的壓力。

2）工作面輸送機首次使用福伊特閥控充液型液力偶合器，該偶合器采用水為工作介質，適應頻繁帶載啟動，具有過載保護和調速功能。刮板輸送機用閥控液力偶合器有以下優點：①電機可以在無負荷狀態下啟動，減小電機啟動電流，減小對電網的電壓沖擊；②鏈條可快速平穩地從零建立扭矩（充液過程），實現軟啟動功能。該偶合器對水質要求較高，需要維護人員定期清洗、更換進水濾芯，每班進行反沖洗過濾，確保進水滿足水質要求。

3）順槽DSJ140/250/3×400膠帶運輸機首次使用唐山開誠ZJT-500變頻器控制開關及集中操作控制系統。使用變頻調速可充分降低啟動電流，提高繞組承受力，對電網電壓沖擊很小，電機的使用壽命大大提高。目前設備運行平穩，工作正常，故障率很低。

4）大采高液壓系統對乳化液質量要求比較嚴格，雜質和油污過多會導致高壓過濾器不能正常使用，同時液壓支架使用較差的乳化液也會導致很多支架密封損壞，尤其是對電液控支架的影響較大。因此要加強乳化油、液的管理使用，現工作面采用濃縮液，使用效果良好。

5）刮板輸送機機頭犁煤板常常出現大石塊憋卡現象，導致損壞刮板輸送機刮板，經礦方工程技術人員和廠家技術人員聯手改裝犁煤板和中板后，從根本上解決運輸困難問題。

4 結束語

1）大采高工作面采用大功率、高可靠性設備，不但具有較強的適應能力，還大大提 高了單產、單進水平，這必將進一步加快減隊減面、增產增效為主要內容的集約化發展步伐，推廣建設“一礦一井一面”，推動河東煤礦采煤技術的發展，促進安全高效礦井的建設。

2）2006 年以前河東礦9號、10號煤上下聯合開采時的工效為12.41t/工，實現大采高后的工效為：29.24 t/工；9號、10號煤上下聯合開采時的資源回收率為56.96%，實現大采高后的資源回收率為75.19%。由此可看出，提高采煤工效、煤炭資源回收率，進一步礦井綜合實力，實現礦井可持續發展，給企業創造良好的經濟效益。