同發東周窯綜采工作面提高單刀產量的關鍵技術

趙繼虎， 趙 杰

（大同煤礦集團同發東周窯煤業有限公司， 山西 大同 037101）

引言

大同煤礦集團同發東周窯煤業有限公司是一座設計達1 000 萬t/年的大型現代化礦井。礦井綜采工作面“三機一架”主要配套德國艾柯夫采煤機，卡特彼勒或山煤機刮板輸送機、轉載機、破碎機及自移皮帶機尾，液壓支架選用鄭煤機ZF13000 架型放頂煤支架。礦井主采煤層C5 號、C8 號和山4 號層，主采采區為一采區、二采區和四采區。礦井按照采掘生產銜接，有2 個綜采隊分別在一、二、四3 個采區交替銜接生產。按照集團公司“開掘工作面單進上尺數，回采工作面單刀上產量”的要求，在工作面現有配套設備的基礎上，2 個綜采隊分別在C5 號層8103、山4 號層8402 工作面合理確定采煤工藝，減少上、下端頭及初采、末采煤炭損失，提高了工作面回采率及頂煤回收率。同時應用改造泵站供液系統、加大采煤機滾筒截深、提高煤機牽引速度等關鍵機電革新改造技術，有力提升了工作面設備開機率，極大提高了工作面單刀產量及生產效率，為礦井安全高效生產提供了有力的技術支撐和技術保障。

1 工作面機電裝備

同發東周窯按照現代化礦井設計：兩個綜采工作面均采用單一走向長壁后退式放頂煤綜合機械化采煤法和自然跨落法管理采空區頂板，工作面配套進口和國產自動化、智能化，大功率、大容量成套裝備，為工作面提高單刀產量，實現礦井高產能高效率生產奠定了堅實基礎[1]，具體裝備參數見表1。

表1 成套裝備參數

2 提高單刀產量關鍵技術

2.1 優化設備配套

2.1.1 實現兩端頭安全出口暢通

原工作面割煤時，上端頭行人需跨越前運輸機，存在安全隱患，且嚴重制約生產。為確保安全，改變行人時被迫停機現狀。在原工作面“三機”配套設備的基礎上，將端頭支架中心線向頭巷非煤幫側偏移500 mm，轉載機拱橋段中心線與機頭中心線偏移1.6°～2°，將自移皮帶機尾與皮帶運輸機布置在煤幫側。同時將7 架過渡支架反四連桿機構改造為正四連桿，端頭支架中部與第1 架過渡支架中心線處設計跨越轉載機中部槽行人過橋。且工作面掘進期間，傾向長由原設計230 m 增加到230.5 m。通過一系列配套設計改進，工作面上、下端頭出口暢通，消除了安全隱患，提高了設備開機率，增加了單刀產量，確保了工作面安全高效生產。

2.1.2 提高煤機牽引速度

工作面配套德國艾柯夫SL-500 型采煤機。采煤機在正常割煤情況下，原配套設計牽引速度為3.5～4 m/min。為提高單刀產量，在滿足采煤機生產運行工況等各項技術性能指標的前提下，率先將采煤機牽引速度提升到4～5 m/min。采煤機割煤速度的加快，有效縮短了工作面割煤循環時間，割煤循環時間縮短了16%～18%，有效提升了工作面單刀產量。

2.1.3 加大煤機滾筒截深

原設計配套的采煤機截割滾筒截深為800 mm，為提高單刀產量，在不對原配套設備做大幅改造的情況下，將煤機截割滾筒的截深由800 mm 增大到900 mm，對過渡支架推移機構進行相應改造，即將原過渡支架850 mm 推移行程增大到950 mm，及時保證有效推移行程達到900 mm[2]，以確保機組割煤步距與支架推移步距協調統一，為實現快速移架奠定基礎。

2.1.4 改造泵站供液系統

原工作面布置4 泵2 箱2 進2 回供液系統，工作面割煤、推溜、移架過程中，泵站工作為2 用2 備或3 用1 備。但隨著煤機牽引速度的提升，移架速度加快，泵站流量明顯不足，工作面4 臺泵全部開啟。為增加支架追機速度，克服中部支架壓力不足問題。在原2 進2 回供液系統基礎上，增加1 趟供液管路和1 趟回液管路，改造為3 進3 回供液系統。在工作面中部第60 號～70 號支架處，從2 個液箱的進液管處各增加1 個三通和截止閥，并串聯接到新鋪設的供液管路上，實現了分段供液，及時補充了中部支架流量，滿足了液壓支架初撐力及其快速移架的要求，保障了工作面單刀產量的提升[2]。

2.1.5 增加中部支架頂梁預破頂板能力

改造工作面中部液壓支架頂梁。在液壓支架頂梁（與頂板的接觸面）堆焊高強度耐磨鋼材料，支架移架過程中高強度鋼材“頂破”、“劃破”堅硬頂板，增強支架破碎頂板的能力。特別是石炭系堅硬頂板，改造支架頂梁預破頂板技術后，加快了放煤時間，加大了放煤量，提升了單進水平。

2.2 優化開采設計

2.2.1 減少初采、末采煤炭損失

工作面初采時，放煤距離由原30 m 縮短至20 m，20 m 后初放頂煤，采用兩刀一放多輪間隔折返放煤方式，等工作面頂板初次來壓后，按一刀一放多輪間隔折返放煤的正規循環進行作業，循環進度、放煤步距由原800 mm 提高到900 mm；末采時，放煤距離由原40 m 縮短至30 m，距停采線30 m 只割煤不放煤，有效回收工作面初、末采煤炭資源[3]。

2.2.2 增加上、下端頭放煤量

工作面設計傾向長230.5 m，布置135 架液壓支架，其中過渡支架7 架。為提高單刀產量，將7 部過渡支架尾梁擋矸簾進行改造，在放煤工序中，嚴格執行“見矸關門”放煤工藝，增加過渡支架放煤量，減少上、下端頭煤炭損失。

2.2.3 合理確定放煤工藝

隨著采煤機截深及牽引速度的提升，工作面原配備“1 走1 放1 收”（1 個走架工、1 個放煤工、1 個收護幫板工）數量滿足不了生產需求。為提高單刀產量，實現快速移架，支架操作工數量增加到“3 走2放1 收”。放煤時采用多輪間隔放煤。放煤工前后分成2 組，相距5 架支架（8.75 m）。每組一人，1 組放單號（5 號、7 號、9 號……）支架頂煤，放煤量為1/3，1組放雙號（6 號、8 號、10 號……）支架頂煤，放煤量為1/3，重復多次，將頂煤放凈，最后“見矸關門”，確保煤炭回收率。

3 提高單刀產量的生產實踐

3.1.1 C5 號層8103 工作面實踐應用

C5 號層8103 工作面設計走向長1 030 m，可采850 m，傾向長230.5 m，煤層厚度平均6.49 m，采高3.2 m，放煤厚度為3.29 m，采放比約1∶0.97，開采儲量217 萬t。2018 年11 月13 日開采，2019 年4 月9 日停采，生產期147 d。工作面優化開采設計，應用改造泵站供液系統、加大采煤機滾筒截深、提高煤機牽引速度等革新技術后，單進產量增加約14.1%，日平均產量增加約13.3%，月累計生產原煤230 萬t，取得了良好的經濟和社會效益。

3.1.2 山4 號層8402 工作面實踐應用

山4 號層8402 工作面設計走向長1 230 m，可采1 000 m，傾向長230.5 m，煤層厚度平均5.98 m，采高3.2 m，放煤厚度為2.28 m，采放比約1∶1.4，開采儲量196 萬t。2019 年1 月10 日開采，2019 年5月21 日停采，生產期121 d。在C5 號層8103 工作面應用提高單產關鍵技術的基礎上，山4 號層8402工作面又實現了頭、尾兩端頭安全出口暢通，并應用改造過渡支架四連桿機構及尾梁擋矸簾，增加中部支架頂梁預破頂板能力等革新技術，有力提高了單刀產量，單產由原1.3～1.4 萬t/d 提高到1.6～1.7萬t/d，月累計生產原煤首次突破60 萬4 t，取得了良好的經濟和社會效益。

4 結語

同發東周窯煤業有限公司綜采工作面，在原有工作面配套設備數量不變的基礎上，通過應用加大采煤機滾筒截深、提高煤機牽引速度、改造液壓支架頂梁、增加乳化液泵站供回液系統等關鍵技術，有力提高了工作面單刀產量，實現了礦井安全高產能高效率生產，值得千萬噸礦井互相借鑒。