益德煤業綜采一次采全高采煤方法的研究

何洪恩

（山西煤炭運銷集團和順益德煤業有限公司，山西 和順 032700）

山西煤炭運銷集團和順益德煤業有限公司位于和順縣喂馬鄉東喂馬村西北0.7km處，井下綜采面緊鄰采空區，煤層分布較為均勻，煤層的傾角在2.46°～33.5°之間，平均傾角約為8.4°，煤層厚度在4.8m～6.9m之間，平均厚度6.1m，井下綜采面總長約為1026.4m。由于井下地質條件復雜且煤層厚度較大，采用常規的的放頂煤開采方案，在實際應用過程中存在著巷道支護困難、煤炭井下回采率低下的問題，給益德煤業的正常生產帶來了較大的影響。因此，為了適應集團倡導的科技創新、建設資源節約型企業的號召，益德煤業組織專業技術力量，針對井下實際狀況，開發了一種新的大采高工作面一次采全高工藝。通過在益德煤業的實際應用表明，該技術方案能夠很好地適應井下多變的地質環境，煤炭回采率高，有效地提升了煤礦井下綜采作業的經濟性和安全性，目前該技術方案已在集團內得到了廣泛的應用。

1 益德煤業一次采全高工藝方案確定

由于井下綜采作業面緊鄰采空區，井下巷道頂板的穩定性較差，易出現冒頂事故，因此在對井下實際地質情況進行勘測后，制定了一種6m厚煤層一次采全高的工藝技術方案[1]。如圖1所示。

圖1 益德煤業一次采全高工藝技術路線示意圖

根據井下一次采全高工藝路線圖，確定益德礦井下一次采全高作業時液壓支架的支護高度為4.2～6m，其工作時的支護寬度不低于1.82m，支護時的工作阻力不低于11000kN。采煤機綜采作業時的采高設定在6.15m，采用恒功率的截割控制方式進行截割作業，刮板輸送機的鋪設長度不低于320m，內側槽寬為1.19m，所配合使用的帶式輸送機的帶寬為1600mm，最大運行速度設定為4.5m/s。在進行一次采全高作業時，設置其綜采面切眼的距離為260m，在其運輸巷內采用頂板錨網支護的方案，在運輸巷內采用4.4m×5.5m的矩形斷面全錨聯合支護方案。

2 益德煤業一次采全高作業工序

根據益德煤業井下實際地質情況，在一次采全高作業時，首先進行割煤工序，其綜采面作業時采用截割機構端頭斜切進刀的方案。首先將截割頭以斜切的方式進刀，然后推移輸送機，割三角煤，最后完成拉架和返空刀作業[2]。

在移架的時候，采用優化后的電液控制方式進行液壓支架的移架作業。為了確保移架過程中各液壓支架的同步性，采用了雙向鄰架自動順序控制及采煤機、液壓支架聯動移架的方案。在移架初期采用雙向鄰架自動順序控制，自動完成液壓支架群組的移架，然后啟動采煤機、液壓支架聯動移架對各液壓支架相對采煤機的位置進行微調，滿足井下移架精確性的要求。為了確保移架的安全，在移架時應該滯后采煤機后側滾筒5組以上的支架。

推移輸送機時，應該滯后于采煤機后側的滾筒12個以上的支架[3]。同時為了確保推移過程中的穩定性，應確保推移千斤頂按順序逐漸的推出。將推移后輸送機的彎曲段長度控制在15m以內，水平段的最大彎曲度數不要超過1.5°，要從一端進行推移，避免兩側同時用力導致輸送機中間起翹而造成的液壓支架咬架事故。

3 一次采全高時采煤機和液壓支架的應用

為了節約費用，在進行一次采全高作業時，仍然是采用了現有的MLS-3-170型采煤機。但將其截割作業高度調整為6.15m后，導致其調高油缸的布置結構和采煤機上保護罩的高度均有所提高，使保護罩與采煤機的截割機構有所干涉，同時現有保護罩結構強度較弱，在大采高作業時極易受沖擊變形。由于提升了綜采作業的高度，使采煤機在綜采作業過程中的機身振動也有所加劇。因此為了確保綜采作業的安全性和經濟性，對采煤機進行了改造，將其兩側調高油缸的保護罩結構進行優化，在降低結構高度的同時，在保護罩兩側設置加強筋，提高保護罩的結構強度，避免在大采高作業時落石沖擊導致保護罩的變形，對油缸處的螺栓固定采用防滑螺栓結構，避免受振動情況下的松脫。

為了適應一次采全高情況下的煤礦井下頂板支護要求，采用了6m的大采高液壓支架支護結構。由于煤礦井下大采高液壓支架工作時的阻力較大，因此當出現漏頂情況后易導致液壓支架的掩護梁和上側的頂梁的角度超過其最大允許安全工作角度，進而造成液壓支架的咬架現象[4]。而該液壓支架的原電液控制系統在使用過程中穩定性較差，無法確保同一組液壓支架在工作時收放護幫板、推移作業的同步性，在推移輸送機時也無法實現推出支架后的拉架功能，因此在應用過程中需組織人員對該電液控制系統進行改造，提升其對液壓支架組工作控制的同步性并滿足其拉架功能。

4 結論

為了提升井下綜采作業效率和煤炭的回采率，本文通過對益德煤業井下綜采作業現狀的分析，提出了一種新的大采高工作面一次采全高工藝，對該工藝路線、應用情況進行了詳細的分析，結果表明：

（1）在進行一次采全高作業時，需對采煤機保護罩結構進行優化，降低其高度，提升結構強度，避免大采高作業時與截割機構干涉。

（2）割煤時，其綜采面作業采用截割機構端頭斜切進刀的方案；移架時，移架初期采用雙向鄰架自動順序控制，自動完成液壓支架群組的移架，然后啟動采煤機、液壓支架聯動移架對各液壓支架相對采煤機的位置進行微調，滿足井下移架精確性的要求；推移輸送機時要從一端進行推移，避免兩側同時用力導致輸送機中間起翹而導致的液壓支架咬架事故。