綜采支架一次采全高采煤技術(shù)的研究及實踐應用

劉福祥，陳 穎，胡圣峰，陳伯喜

（微山湖礦業(yè)集團有限公司，山東 濟寧 277606）

綜采支架一次采全高采煤技術(shù)的研究及實踐應用

劉福祥，陳 穎，胡圣峰，陳伯喜

（微山湖礦業(yè)集團有限公司，山東 濟寧 277606）

為認真貫徹落實“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，加強煤礦開采安全技術(shù)管理，保障煤礦安全生產(chǎn)，提高煤炭資源采出率，經(jīng)過科學的論證，23下01工作面采用了一次采全高綜采工藝。不但解決了煤礦開采困難的問題，而且也解決了厚煤層礦井高效和安全問題，并成為當前厚煤層開采的主要方法。

綜采支架；一次采全高；頂板；回采率

1 工作面概況和煤層賦存特征

23下01工作面是二采區(qū)（3下）東翼開采的第二個工作面，其南面是23下02工作面，已回采完畢；北面是23下03工作面，尚未開采；西面是陸地采區(qū)軌道下山，東面以濟微公路保護煤柱為界。上面是23上05、23上07、23上09、23上11工作面采空區(qū)。

23下01工作面可采走向長度644m，可采傾斜長度169m，面積108973m2。

23下01工作面回采的煤層為山西組3下層煤，煤層厚度3.9～4.6m,平均4.15m,煤層結(jié)構(gòu)簡單。本工作面煤質(zhì)穩(wěn)定、黑色、弱玻璃-玻璃光澤、平坦狀、粒狀、貝殼狀斷口、裂隙節(jié)理不發(fā)育、性脆多呈線理狀，條帶狀結(jié)構(gòu)，煤巖類型為暗亮--亮暗煤型。煤層走向為東北～西南,傾向為北西，傾角1°～19°，平均10°左右，多數(shù)情況下為8°左右。工作面沿偽傾斜方向布置：在切眼附近坡度5°～15°，一般9°左右；停采線附近坡度3°～5°,平均約4°左右。

2 采煤方法選擇

根據(jù)23下01工作面煤層的賦存特征、開采技術(shù)條件，可采用走向長壁后退式采煤法放頂煤綜采工藝開采，也可采用走向長壁后退式采煤法大采高綜采工藝開采。

1）走向長壁后退式采煤法放頂煤綜采工藝。

放頂煤綜采工藝在礦井應用多年，工人對生產(chǎn)工藝操作熟練，便于安全管理，有利于集中生產(chǎn)，單產(chǎn)高，對煤層厚度變化大、構(gòu)造復雜的地質(zhì)條件有較好的適應性，出煤點多，生產(chǎn)效率高。但是工作面斷面小，不利于通風管理，回采工序復雜且采出率低，煤質(zhì)差，粉塵大，煤層自燃發(fā)火、瓦斯集聚隱患大。

2）走向長壁后退式采煤法大采高綜采工藝。

大采高綜采工藝有利于集中生產(chǎn)，工作面單產(chǎn)高，效率高，系統(tǒng)簡單，與放頂煤綜采相比，沒有了放煤工序，采煤工序簡單且易管理，含矸率低，成本低，提高了資源采出率，增大了綜采工作面的通風斷面，便于通風管理。該開采方式設備初期投資較高，設備噸位重，外形尺寸大，不便于安裝、拆卸、維修、運輸，工作面礦壓顯現(xiàn)強烈，煤壁松軟時易片幫。

通過兩種開采工藝比較和工作面巷道布置方式，遵循有利于礦井穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，提高煤炭回收率，積極提高礦井開采技術(shù)水平， 23下01工作面決定采用走向長壁后退式采煤法大采高綜采工藝開采，全部垮落法處理采空區(qū)頂板。

3）采高和放煤高度的確定。

根據(jù)煤層厚度3.9～4.6米，平均4.15米，所選一次采全高液壓支架的支撐高度(2.5～5.2米)，結(jié)合采煤機的滾筒直徑2.24米，采煤機割煤高度為2.5～4.45米，所以確定本工作面割煤高度為2.8～4.45米。當工作面受斷層或火成巖等地質(zhì)構(gòu)造影響，破矸區(qū)域最低采高不應小于2.8m，最大采高不大于3.0m。當煤層厚度低于4.45m時一次采全高，煤層厚度大于4.45m時，沿頂留底回采。煤機滾筒截深為0.63m，確定循環(huán)進尺為0.6m。

3 綜采設備選擇

礦井原來使用的ZFQ2000-16/24輕型放頂煤支架，現(xiàn)已使用多年，支架老化嚴重，且綜采放頂煤工藝回采率相對較低，再加上煤層厚度局部小于4m，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》及有關法律、法規(guī)的相關要求，不能采用綜采放頂煤工藝進行開采，因此為認真貫徹落實“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，加強煤礦開采安全技術(shù)管理，保障煤礦安全生產(chǎn)，提高煤炭資源采出率，公司決定將綜采放頂煤工藝升級改造成大采高綜采工藝，通過近一年的多次調(diào)研、考察、論證，最后選定了符合礦井實際情況的綜采設備。

一次采全高綜采工作面采煤機械選用上海創(chuàng)力礦山設備有限公司生產(chǎn)的MG400/930-WD型電牽引采煤機一臺，采煤機裝機總功率為930KW，截深630mm，滾筒直徑2240mm，適應采高范圍2500～4450mm，工作面運煤機械選用SGZ830/630刮板運輸機一套，該運輸機裝機總功率2×315kw，輸送量1200t/h，最大運輸長度200m。工作面支護選用鄭州煤礦機械廠生產(chǎn)的液壓支架，基本支架采用ZZ5600/25/52型四柱支撐掩護式液壓支架液，過渡支架采用ZZG6000/25/52型四柱支撐掩護式過渡液壓支架，端頭支架采用ZT12600/24/48型端頭支架，超前支架采用ZFX13500/19/38型巷道支架。

工作面選用基本液壓支架ZZ5600/25/52型液壓支架，支護強度0.84 MPa， ZZG6000/25/52型過渡液壓支架，支護強度0.85 MPa，其支護強度均大于0.6321Mpa(工作面合理的支護強度)。

根據(jù)工作面條件與支架適應條件，選用ZZ5600/25/52型液壓支架，在滿足頂板管理支護強度需要的同時，也能滿足底板比壓值要求。通過對比、驗算，工作面支護方式及支架選型能滿足要求。

4 斷層和頂板管理

1）23下01工作面地質(zhì)構(gòu)造較復雜，在運輸順槽掘進揭露斷層4條FL1、FL2、FL3、FL4；在軌道順槽掘進揭露斷層3條FL5、FL6、FL7，在運輸順槽導8點前62m掘進時揭露火成巖至導8點前86 m結(jié)束；在切眼導15點前69m至導15點前72.5m結(jié)束；掘進時揭露火成巖在回采范圍內(nèi)，經(jīng)過分析運輸順槽和切眼極有可能是一條，往工作面內(nèi)延伸，對回采產(chǎn)生較大影響；回采過斷層、火成巖時，均做好頂板管理工作并制定過斷層、火成巖安全技術(shù)措施。

2）23下01工作面采用追機移架的方式對頂板進行及時支護。在采煤機割煤后，先移支架，再移刮板輸送機，即割煤→移架→移刮板輸送機；正常移架要滯后采煤機滾筒3～5架，不得超過6架。頂板破碎時要緊跟前滾筒移架，并采用帶壓移架的方式移架。當煤壁片幫嚴重時，可人工操作超前移架，不等采煤機割煤，就進行移架，再進行其它操作，工藝為移架→割煤→移刮板輸送機。

5 主要結(jié)論

23下01工作面回采實踐證明，支架設計選型合理，滿足了厚煤層綜采工作面頂板支護的要求，支架工作狀態(tài)穩(wěn)定，保證了回采工作面的安全生產(chǎn)。一次采全高綜采工藝不僅實現(xiàn)了安全高效開采，而且大幅度提高了煤炭回采率，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。為公司的一次采全高綜采工藝的應用提供了寶貴的經(jīng)驗。

劉福祥，男，工程師，山東科技大學采礦工程專業(yè)畢業(yè)，從事技術(shù)管理工作。