云崗礦8413 工作面綜采工藝優化分析

任宏亮

（晉能控股煤業集團云崗礦，山西 大同 037000）

1 概況

云崗礦311 盤區是單翼采區，利用主要巷道向東布置回采工作面，采用單一走向長壁式開采[1-3]。8413 工作面按照“一進一回”的雙巷布置，兩順槽與采區巷道呈153°7′，巷道沿煤層底板布置。2102 巷與311 盤區帶式輸送機巷連接，并與311 盤區輔皮聯巷相通；5102 巷通過3#聯絡巷與311 盤區回風巷相連，再經2#聯絡巷與311 盤區輔運巷相連；切眼巷與兩順槽垂直布置，切眼斷面如圖1。

圖1 切眼斷面圖（mm）

8413 工作面可開采走向長度為355 m，設計走向長度為854 m，煤層厚度為6.3 m，平均傾角為20°。老頂是厚度為4.5 m 的灰色中粗粒砂巖，直接頂是厚度為2.95 m 的灰黑色碳質泥巖，直接底是厚為2.8 m 的黑灰色碳質泥巖，老底是厚為12 m 的淺灰色中粒砂巖。工作面內存在斷層和陷落柱，對回采有一定的影響[1-2]。水文構造比較簡單，上覆11-1#層81115 工作面采空區。受采空區積水影響，8413 工作面出現頂板破碎、下沉以及離層等現象，正常涌水量為90 m3/h，最大涌水量為160 m3/h。

2 采煤工藝存在的問題

（1）在開采過程中，由于煤層厚度的變化，采煤機的截割高度不夠或是不能及時調整采煤機的采高，導致煤不能一次性切割完，使煤炭遺留在采空區中，造成煤炭資源的浪費。

（2）開采過程中采煤機截齒的磨損，在切割硬度比較大的煤時，會加劇截齒的磨損[4-5]。

（3）為了減少底煤的丟失，在拉架時，要及時調整支架，當支架的重心偏離煤溜中心線0.2 m時，采用側護板擺架；當支架的傾斜角達到50°時，采用機械擺架，防止支架歪斜。在正常回采時，機頭處出現煤割不透，需要每天進行機頭開幫，投入大量人力物力成本。通過計算，機頭每向前推進1 m，丟底煤34.5 t，機尾每向前推進1 m，丟底煤44.5 t。

3 采煤工藝優化

3.1 上下調整架溜

由于工作面的煤層傾角較大且巷道中部有彎道，因此在巷道掘進過程中，采用分段定向施工方法，適當對采煤設備進行上提或下放，確保設備不會出現下滑，且距下個出口機架段的距離在2.5 m 以內。根據現場實際情況，通過調整支架的俯仰角實現對采煤設備的上提或下放，根據下方相鄰支架的方向來控制上方活動支架的移動方向。通過向上仰支架的前端實現支架上提，向下俯支架的前端實現支架下放，支架上提和下放示意圖如圖2 所示。在巷道坡度和方向變化較大時，根據變化的情況調整支架的俯仰角，一般在開采前20 m 處調整好，工作面每進一刀，支架的架溜上提量小于100 mm。

圖2 支架上提下放示意圖

3.2 控制增減架

工作面受巷道斷面的影響，加上井下有大量采煤設備，在工作面長度發生變化后，要及時增減支架和中部槽，否則設備的運輸、安裝及撤出等操作難以進行，上出口也無法安裝上端頭支架。為了確保工作面上作業人員的安全，降低工人的勞動強度，提高開采的效率，要縮短工作面上、下出口處的無支架段長度，確保在上出口處能及時安裝和撤出支架，且支架從頂部延伸到回風巷的下邊緣；在下出口處對支架和輸送機進行調整，使沒有支架段的距離在2.5 m 以內。

3.3 割煤

采煤機單向割煤，使用前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，靠滾筒自身的轉動進行裝煤，剩余未裝入的煤在推溜時用鏟煤板將其裝入運輸機。割煤時嚴格控制采高、頂煤、底板等參數，將煤壁割平、割直，不留底煤[6-8]。采煤機割煤速度控制在3 m/min 左右。

采煤機端尾采用斜切方式進刀，如圖3 所示。圖3（a）采煤機割通上一刀煤后，在后滾筒30 m處將前運輸機推移到位，前滾筒下降一定的高度進行割底煤，后滾筒上升一定的高度進行割頂煤。圖3（b）沿前運輸機彎曲段斜切進入煤壁，直至前后兩個滾筒完全切入煤壁，將支架和溜頭推移到煤壁并移直，同時將前后滾筒的位置進行調換。圖3（c）采煤機反向牽引，割機身段的底煤和三角煤。圖3（d）采煤機割到端部，將采煤機再次反向牽引，往復2～3次。為了保護采煤機的截齒，在切割煤層時，預留0.5 m 的煤層厚度。

圖3 斜切進刀方式示意圖

3.4 移支架

移架采用追機作業及時支護方式[9-10]。拉移支架時滯后采煤機機尾滾筒3 架距離，頂煤破碎移架滯后采煤機前滾筒2～3 架距離，將支架移成一條直線，偏差小于±50 mm。降架時要確保支架前移，為了防止支架之間出現漏煤，主頂梁的下降量一般小于200 mm，同時伸出支架的護壁板。如果機道的頂煤出現破碎，要及時將支架的前梁伸出，護住機道新露出的頂煤。

3.5 推前溜

以支架為支點，用推移千斤頂推移前部輸送機，推移輸送機滯后采煤機后滾筒11 架距離，在水平方向上溜槽的彎曲度小于3°，在彎曲段長度大于20 m。推移過程中多個千斤頂同時工作，防止出現斷連接環或溜槽出口等情況。確保推移的輸送機平、穩、直且運轉正常，每次推進距離為0.8 m，與煤壁平行，其直線誤差小于±50 mm。移溜過后，將支架的操作手柄打到零位。

3.6 放頂煤

在采煤機進刀完成，且機尾推向煤壁后進行放煤作業，采用多輪間隔的放煤方式，奇偶數支架相互交替進行放煤，放煤步距為1.6 m。為了便于管理端頭，工作面的上、下端頭5部支架不進行放頂煤。在工作面推進30 m 后開始進行放頂煤，距離停采線20 m 時，停止放頂煤作業。放頂煤時，先將放煤插板收回，同時使用尾梁千斤頂將尾梁擺放到合適的位置，便于頂煤直接流入后部輸送機中。如果遇到大塊煤時，反復擺動尾梁或用插板將其破碎，使煤放盡。見到矸石后停止放煤，并伸出插板將矸石封住，防止滑入后部輸送機，完成放頂煤作業。整個放頂煤過程中要注意輸送機中運煤量的情況，根據放煤量和放煤時間來控制運煤量，不讓輸送機超負荷輸送，達到均勻輸送的目的。一般首輪放煤量控制在1/2～2/3，防止將頂梁上方的煤提前放出，第二輪放出剩余煤量。

3.7 拉移后部運輸機

支架前移后，將后部輸送機放在放煤位置，從下向上將后部輸送機拉移一個步距。其中，輸送機彎曲段的拉移距離大于11 架，其余要求同推前部輸送機相同。

4 效果分析

8413 工作面上采用優化后的采煤工藝，讓采煤機單向割煤，采用兩刀一放，由工作面端尾側斜切進刀，在工作面頭尾之間運行四次。算出機采產量為1228 t，回采率為97%，放頂煤產量為762 t，頂煤回收率為85%，工作面日產量可達3980 t，提高了資源回收率，增強了設備的穩定性，整體運行狀態良好，在一定程度上降低了設備調試和檢修成本。

5 結論

（1）采煤機單向割煤，采用兩刀一放，由工作面端尾側斜切進刀，在切割煤層時，預留0.5 m的煤層厚度，很好地保護截齒，減少煤炭資源的浪費。

（2）在8413 工作面上采用優化后的采煤工藝，機采產量為1228 t，回采率為97%，放頂煤產量為762 t，頂煤回收率為85%，工作面日產量可以達到3980 t，提高了資源回收率，增強了設備的穩定性，整體運行狀態良好，在一定程度上降低了設備調試和檢修成本。