采煤工作面放頂煤工藝技術(shù)探索與應(yīng)用

陳 程

（大同煤礦集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，山西 大同 037003）

同煤集團(tuán)煤峪口礦3 號(hào)煤層的平均厚度為5.6 m，煤層中含有一層穩(wěn)定的矸石，距離煤層底板0.6 m，矸石的厚度為0.28 m。煤層頂?shù)装逯饕悄鄮r和炭質(zhì)泥巖，其中，頂板是砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，局部含有粒級(jí)不同的砂巖，底板是砂質(zhì)泥巖和泥巖，局部含有少量細(xì)粒砂巖；煤層的整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，厚度比較穩(wěn)定[1]。煤峪口礦目前采用大采高采煤工藝，對(duì)煤層厚度以及巷道頂?shù)装宓囊蠖急容^高，而且在開采過程中，煤壁容易出現(xiàn)片幫，頂板管理困難，隨著開采高度的增加，頂煤回收率大大降低。

1 巷道布置

煤峪口礦工作面回風(fēng)巷和進(jìn)風(fēng)巷都是沿著煤層頂板掘進(jìn)，呈傾斜布置。現(xiàn)場(chǎng)采煤工作面見圖1，其中回風(fēng)巷長度為756 m，進(jìn)風(fēng)巷長度為678 m，切眼走向長度為234 m?；仫L(fēng)巷的斷面呈矩形，采用全錨聯(lián)合支護(hù)，斷面的凈高為2.8 m，凈寬為4.1 m，斷面的毛高為3.2 m，毛寬為4.2 m；巷中鋪設(shè)專用的管路和電纜，為開采工作面提供水、電、氣。進(jìn)風(fēng)巷的斷面呈矩形，采用全錨聯(lián)合支護(hù)，斷面的凈高為2.95 m，凈寬為4.66 m，斷面的毛高為3.2 m，毛寬為4.78 m；同時(shí)，鋪設(shè)轉(zhuǎn)載機(jī)、輸送機(jī)、單軌吊等設(shè)備，為運(yùn)輸材料提供通道，鋪設(shè)專用的管路和電纜，為工作面提供水、電、氣。切眼的斷面呈矩形，便于各類綜采設(shè)備的布置，為開采提供服務(wù)，連通回風(fēng)巷和進(jìn)風(fēng)巷，形成完整的采煤系統(tǒng)[2]。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)采煤工作面

2 采煤工藝

根據(jù)煤層地質(zhì)條件，結(jié)合工作面巷道布置方式，設(shè)計(jì)采用放頂煤采煤工藝[3]，見圖2。在工作面前后使用SGZ-1000/1400 型號(hào)的刮板輸送機(jī)，以巷道頂梁為分界，在上部采用采煤機(jī)割煤，將放下的頂煤直接落入刮板輸送機(jī)運(yùn)出，實(shí)行即采即放，跟機(jī)放頂煤的作業(yè)方式。

圖2 放頂煤開采形式

2.1 割煤

使用雙滾筒采煤機(jī)對(duì)工作面進(jìn)行割煤，在工作面的兩端采用斜切的方式進(jìn)行截割[4]。一般采煤機(jī)的截割深度為500～800 mm，采煤高度為2 400 mm，循環(huán)進(jìn)度為800 mm。在進(jìn)行割煤的過程中，確保兩個(gè)滾筒相互協(xié)調(diào)，右滾筒對(duì)頂煤進(jìn)行截割，左滾筒對(duì)底煤進(jìn)行截割，割通煤壁后，將右滾筒降低一定的高度對(duì)底煤進(jìn)行截割，空刀上返清理浮煤，然后沿輸送機(jī)彎曲段進(jìn)行反向割煤，將左滾筒升高對(duì)頂煤進(jìn)行截割，右滾筒降低對(duì)底煤進(jìn)行截割，直到煤壁成直線段，將輸送機(jī)推直，再調(diào)換滾筒的上下位置，返回到輸送機(jī)的機(jī)頭，如此往復(fù)完成割煤作業(yè)。

2.2 移架

采煤機(jī)落煤后，及時(shí)進(jìn)行推前溜，確保有0.8 m截深，采煤機(jī)在前，移架滯后采煤機(jī)小于15 架，在移架時(shí)要堅(jiān)持帶壓擦頂，減少支架的下降高度，設(shè)計(jì)護(hù)幫板和伸縮梁，在移架后及時(shí)伸出伸縮梁，對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，在護(hù)幫板的作用下，對(duì)煤壁進(jìn)行保護(hù)，確保移架后的支架在一條直線上，初撐力在1 940 kN以上。

2.3 推移前部輸送機(jī)

在移架后，距離采煤機(jī)15 m 處，進(jìn)行推移前部輸送機(jī)作業(yè)。如果在此過程中使用多架輸送機(jī)，要相互協(xié)調(diào)、配合完成推移作業(yè)；也可以分階段進(jìn)行推移，在距采煤機(jī)5 m 時(shí)開始推移，每次推移距離小于300 mm，依次推移2～3 次后，將前部輸送機(jī)推移到煤壁處；推移時(shí)要從兩頭開始，前部輸送機(jī)的彎曲一端要大于15 m，推移前后成一條直線，避免出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎。

2.4 放頂煤

根據(jù)頂煤的實(shí)際情況，選擇合理的放頂煤采煤方式。采煤機(jī)在割完第二刀煤后，進(jìn)行移架、放頂煤，前割后放或是前放后割，采放比為1:3，放煤步距為1.26 m。注意放頂煤的順序，確保頂煤從工作面的機(jī)頭處開始放出，依次向機(jī)尾進(jìn)行放煤作業(yè)，在放煤作業(yè)中，遇到放煤口被較大的頂煤堵塞時(shí)，可以使用液壓支架上的攪動(dòng)桿，將頂煤攪碎，確保放頂煤作業(yè)的順利完成。為了提高頂煤的回收率，在頂煤塊度比較小時(shí)，基本支架側(cè)的過渡支架可以適量進(jìn)行放煤。

2.5 拉后溜

在割完煤并且見矸后，進(jìn)行拉后溜作業(yè)，采用合理的操作方法，移動(dòng)輸送機(jī)千斤頂?shù)胶侠淼姆秶鷥?nèi)，從機(jī)頭上行至機(jī)尾，在這一過程中，要考慮采煤機(jī)的連接位置，以及鄰架和溜槽的連接，避免安全事故的發(fā)生，造成人員傷亡。

3 應(yīng)用效果

對(duì)3 號(hào)煤層的頂板和端頭進(jìn)行支護(hù)，在工作面上共安裝工作阻力為1180 kN的液壓支架172 架，每臺(tái)液壓支架的強(qiáng)度為365.8 kN/m2，支架的高度為2.33 m。采用十字梁組成的網(wǎng)狀頂梁與液壓支架相互配合，對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。工作面上下端頭的支護(hù)是連接切眼和上下巷的關(guān)鍵部位，3 號(hào)煤層采用排頭架支護(hù)方式，以提高支護(hù)的可靠性，見圖3。

圖3 端頭支護(hù)

對(duì)3 號(hào)煤層使用放頂煤工藝，在有效支護(hù)范圍內(nèi)，很好地解決了液壓支架作業(yè)難的問題，減少了頂板事故的發(fā)生，優(yōu)化了巷道的布置，提高了采煤系統(tǒng)的安全性，回采工效由3.5 t/工提升到12 t/工，降低巷道掘進(jìn)量，回采率達(dá)到80%。

4 結(jié)論

針對(duì)煤峪口礦頂煤回收率低的問題，根據(jù)工作面巷道布置方式，提出放頂煤采煤工藝技術(shù)，結(jié)果如下：

1）對(duì)割煤、移架、推移前部輸送機(jī)、放頂煤、拉后溜等關(guān)鍵工序進(jìn)行研究，采用即采即放，跟機(jī)放頂煤的作業(yè)方式，解決液壓支架難以控制頂板的問題，提高采煤系統(tǒng)的安全性。

2）在3 號(hào)煤層使用放頂煤工藝后，回采工效由3.5 t/工提升到12 t/工，降低巷道掘進(jìn)量，回采率達(dá)到80%。