大社礦綜放工作面改造過渡液壓支架提高回采率的應用研究

申扎根

（冀中能源峰峰集團有限公司大社礦，河北 邯鄲 056201）

1 工作面概況

1.1 工作面地質條件及巷道布置情況

92623工作面西至92624工作面（設計），南至西翼采區下山，東至92622工作面（已采），北至92112工作面（設計）、92111工作面（設計）。工作面所采煤層為2#煤，平均厚度5.5m，屬穩定煤層，結構復雜，煤層中含有兩層夾矸及兩條次煤條帶，上夾矸距頂板0.5m，厚0.05m，底夾矸厚0.15m，距煤層底板1.4m，受構造影響局部煤層厚度有變化。直接頂為平均2.6m厚粉砂巖；老頂為平均8.7m厚的中粒砂巖；直接底為平均9.6m厚粉砂巖；掘進工作面兩巷時，巷道規格為4.5*3.2m（寬*高），采用沿2#頂板的方式掘進煤巷，除斷層周圍采用U鋼支護外，其余均采用錨網帶支護，巷道底板留有2.3m厚的底煤。

1.2 采煤方法及回采工藝

該工作面煤層賦存穩定，確定采用綜放采煤工藝。選用走向長壁一次采全高后退式采煤法，采用MG250/630－WD型采煤機割煤，配合使用ZF4000/16/28放頂煤液壓支架尾梁擺動插板伸縮放頂煤，采煤機斜切式進刀，采高2.6m，放煤高度平均2.9m。利用采煤機螺旋滾筒配合刮板輸送機鏟煤板裝底煤，后部刮板輸送機運頂煤，前后兩部刮板輸送機平行運煤集中到順槽運輸機外運。采用工藝流程：拉后溜→割煤→移架→推前溜→放煤。工作面共安裝ZF4000/16/28型支架66架；安裝ZF4600/17/28型過渡支架6架，其中機頭和機尾各3架。

2 過渡液壓支架增高裝置的應用研究

2.1 研究方法

厚煤層回采工作面端頭三角煤丟失是大社礦乃至很多礦都存在的問題，一直沒有得到有效的解決。大社礦一般情況下采用人工臥底的方法來降低機頭機尾的高度，以此來減少三角煤的丟失，僅能回收少部分底煤，當臥底超過點柱支撐高度后，還需要擺木垛配頂，耗費大，工序煩瑣，職工勞動強度高。為節省人力物力，一次性回收上端頭三角煤和巷道底煤，實現上端頭臥底后機械化支護巷道頂板的目標，大社礦改變思路，研究采用支架增高裝置增高端頭液壓支架支護高度的辦法，可使采煤機一次性將上端頭三角煤和運料巷底煤用正常割煤的工序將其采出，提高了端頭三角煤的回收率，降低職工的勞動強度[1]。

2.2 主要設計參數

綜放工作面過渡液壓支架增高裝置分兩部分：底座和頂梁。兩部分結構采用光銷和D型銷進行連接，組裝好后以“戴帽子”的形式安裝到工作面上端頭過渡液壓支架上增高，因此命名為增高裝置。其中底座的主要作用是和過渡液壓支架連接，并為頂梁提供連接和支撐，因此底座的形狀和過渡液壓支架頂部的形狀幾乎完全相同，規格比支架頂部略大，保證支架可以將“帽子”戴上，通過預留的孔眼使用鐵鏈螺栓等固定牢固；頂梁的形狀類似一個小支架，以方便將頂板支護完全，可使支架的支護高度由原來的最大2.8m提高到4.3m。具體參數如下：

表1 ZF4600/17/28型過渡液壓支架增高裝置基本參數

2.3 支架增高裝置的使用

具體方法為，采用比正常安裝支架多上兩架支架的方法，讓過渡液壓支架最外側的兩架安裝到運料巷位置，然后用增高裝置改造這兩架支架，提高支護高度，其余支架作用不變。為保證支架增高裝置的穩定性，設計高度不能過高，改造后的過渡支架的支護高度為4.3m，92623工作面煤厚為5.5m，因此還需要在支架增高裝置上方擺設木垛進行接頂。在拉架過程中隨采高變化增減木垛高度，并及時補充拉架過程中掉落的部分木料，視情況使用長把工具回收掉落在支架后方的木料。為確保頂板的支護強度，必要時可以挑長鋼梁加強增高裝置至外段超前支護的頂板，確保擺木垛的人員的頂板安全。

3 實施效果

3.1 改變機尾支護方式和采煤方法

該方法解決了上端頭運料巷部分出煤后超高難以支護的難題，在支架增高裝置的應用下，煤機可以像正常工作面割煤一樣一直截割到上端頭直至運料巷上幫，徹底改變了上端頭只能靠人工臥底提高回采率的情況，節省了大量的人力物力，實現了機尾的機械化支護，減少了放頂的程序，進一步提高了綜放工作面的機械化程度。

3.2 提高了綜放工作面的回采率

該方法解決了綜放工作面上端頭三角煤難以采出的問題，只通過改造兩個過渡支架，機尾底部三角煤連帶運料巷的底煤都可以全部采出，如下圖所示：

圖1 使用過渡液壓支架增高裝置前

圖2 使用過渡液壓支架 增高裝置后

可以明顯看出，使用過渡液壓支架增高裝置不僅可以回收三角煤，還可以減小機尾工作面的傾角。

3.3 經濟效益和社會效益

ZF4600/17/28型液壓支架高度為1.7～2.8m，安裝增高裝置后支架支護高度增加1.5m，92623煤厚平均5.5m，運料巷高度3.2m，底煤厚度2.3m，巷道寬度4.5m。工作面摸底后每推1m，運料巷可多回收煤炭15.8噸，機尾三角煤17.6噸；92623運料巷走向長度670m，共計可回收煤炭22378噸，每噸按市場價500元計算，共計創效1118.9萬元。

綜放工作面采用液壓支架增高裝置的創新使用改變了原有運料巷上端頭的支護形式，不僅省去了原運料巷切頂排放頂的工序，還有效解決了臥底后上端頭頂板支護強度不足的缺點，降低了職工的勞動強度，改善了工作環境。綜放工作面過渡液壓支架增高裝置的使用解決了運料巷底煤及機尾三角煤的丟失問題，增加了煤炭資源的回收率，為綜采工作面高產高效創造了條件。

4 結論

綜放工作面端頭三角煤的回收對于綜放工作面煤炭損失率具有直接的影響，在實際選擇的過程中，要根據施工現場的實際情況，來確定選擇具體的回采方法及設備。通過在92623工作面使用增高裝置的研究總結，得出一套行之有效的解決端頭三角煤炭資源的回收方法，進而提高資源回收。通過增加工作面上下端頭的高度，使原有的生產工藝由摸頂開采逐步演變為摸底回采，從而從根本上提高資源回收，尤其是在面長較短的工作面，端頭三角煤會是極大的可回收資源，下一步我們需要做的就是推廣已成熟經驗，有效地采出端頭三角煤資源，也為相似工作面提供了經驗積累和技術參考。