綜采工作面采煤工藝技術的應用

＊韓興華

（山西晉盂煤業（集團）有限公司 山西 045100）

近些年來，國內的煤礦開采技術和方式，也在緊跟著科學技術的提高而交替更新著。相較于傳統采煤開采技術，綜采工作面采煤工藝技術，由于其具備采煤效率高，安全性高等優點，而被廣泛應用。由于我國地質條件相對特殊，煤層分布較為復雜，所以使用的采煤技術較多，比如傾斜長臂開采技術。然而應用傾斜長臂開采技術開采長距離傾斜巷道的過程中無法順利、高效的運輸，所以作業需求得不到滿足。此外，還有很多技術手段都存在弊端，如回采率低下，影響了整個作業的施工效率。還有個別采煤技術無法保障作業人員的人身安全，這也影響了開采工作的開展。不僅如此，開采環境中還充滿了不確定因素，如何降低人工開采占比與提高機械化比例，增加安全系數的同時降低煤礦開采過程的成本，提升開采效率，是如今許多煤礦企業面臨的首要問題。

1.綜采工作面的定義

綜采工作面的全稱叫做綜合機械化回采工作面，因采煤效率高而被廣泛應用，主要適合被用于環境、坡度穩定且內部斷層少的煤礦。綜采工作面自動化系統，由采煤機組和運載機組共同組成，采煤機組使用方式繁多、作用面廣、實用性強。把刮板機、采煤機、液壓支架和乳化液泵站等合理拼裝，同時使用基礎設施，如：在轉載機、破碎機和超前支護、支架等，來起到支撐的作用。這樣便搭建出了一整套綜采工作面自動化系統。生產煤炭時，在綜采機械設備運行階段，添加自動化技術，便可以把破煤、運煤、裝煤、支護以及采空區處理整合。因此，它不僅可以增加工人們在煤炭開采過程中的安全性，更可以增加機械化比例，降低人工占比，加快實際生產效率[1]。

2.綜采工作面的工藝程序和組織模式

(1)綜采工作面的工藝程序

①明確綜采工藝設備需求

綜采工作面，在大多數的情況下都是十分復雜的，包括開采、支護、裝運、人員組織以及疏散等。實際工作中綜采工作面需使用多臺機械設備才能完成作業，其中包括轉載機、采煤機以及皮帶運輸機等，如圖1所示，這些設備在實際運行的過程中很容易受地質構造等因素的影響。在煤礦開采方面需要采煤設備、運輸設備、液壓設備等，而轉載機和破碎機等設備被應用在巷道運輸上，在安全方面則是調度機和廣播機等。

圖1 綜采工作面設備布置圖

②明確綜采工藝開采、裝載與運輸流程

實際工作期間，工作人員必須了解綜采技術的開采流程，運輸流程和裝載流程，遵守開采制度的同時，更應當結合當下情況，確定好開采方式和運輸方式。使設備的參數簡單明了，在觀察過設備的直徑與高度等方面的數據后，知曉設備在實際運行中能夠達到的上下閾值，再根據參數優化滾筒配備。

煤炭裝運工作中工作人員還應考量刮板輸送機設備的生產能力，確保其能力最大化可以順利、高效地完成運輸工作。整個工作中工作人員還應明確機械設備運行模式與雙滾筒采煤工藝，在雙滾筒采煤工藝運作模式中應用效果最佳、性能最強的是應用前滾筒切割頂部并由后滾筒切割底部的工作模式，這不僅能將工作質量、效率大幅提高，還能推動后續工作的開展。

③明確綜采工藝安全管理

因為在煤礦開采的過程中，工作量大，流程復雜，所以就更加需要注意安全開采的重要性。就綜采工藝程序來說，其安全問題主要存在于支護的管理方面，在挑選端頭和支護等設施時，要嚴格按照《煤礦安全規程》來進行選擇。如果忽視支護的作用，那么勢必會埋下安全隱患[2]。所以實際工作的過程中應基于工程條件需要，結合工作面礦壓情況、支架結構設計以及安全性要求等合理選擇支架的類型。

通常情況下，采煤工作面端口的懸頂相對較大，放置的設備偏多，這一端口還是材料、工作人員的出入口，一旦端口出現問題，不僅會影響工作面的安全生產，還會對人員的生命造成威脅，在此背景下，采煤企業將承擔極大的損失。基于此，工作人員應科學開展支護管理工作，其可選擇的支護方法包括單體支柱支護和液壓支架支撐等，針對順槽巷道可使用的支護方法包括梯形、拱形支架支護等形式。

(2)綜采工作面的組織模式

綜采工作面的組織模式主要分為作業模式、工作人員管理和開采率。首先在作業模式中綜采作業的模式較為靈活，通常實行三班制輪換，8小時工作，8小時休息，8小時工作，這需要兩個班組互相進行配合工作，一個班組待命準備。

其次在工作人員方面，由于綜采工作較為繁復，工人的分配方式也多種多樣，一般情況下都是按照工種進行分組工作，但工作核心依舊是在保障生命安全的前提下提高生產效率。

最后在開采率方面，提高開機率往往是提高采礦效率最好的方法，這樣便可以使設備的運行時間和采煤量達成正增長，降低開采浪費的時間、交班時間。

盡管綜采工作面采煤工藝技術中的自動化機械比例越來越高，但是依舊存在著許多問題。要保證開采的不間斷性，則一定要注重平日里對于機械設備的維護保養，避免開采過程中出現設備故障，零件缺失等問題，進而浪費時間維修設備，大幅降低效率。與此同時，也要發展人工遠程操控技術，降低風險，保障工人們的生命安全。除此以外，各煤礦產業企業還應當合理控制開采發掘速度。一方面，避免因速度過快而引發事故。另一方面，理應重視國家可持續發展戰略方針。

3.綜采工作面采煤工藝技術特點

據實踐，綜采工作面采煤工藝技術包含很多技術特點。其一，綜采工作面高度和開采高度均是由低至高同向變化。通常情況下，綜采工作面高度達到5m左右工作人員應合理采用采煤工藝將其推至向后塌陷，在達到20m左右便可滿足開采高度標準。其二，在綜采工作面施工中合理應用采煤工藝技術不僅能提升工作面的產量，還能將作業質量、效果大幅增強，正因如此，采煤工藝技術受到了廣大采煤企業的關注與青睞。其三，采煤工藝技術所需的成本費用相對較低，工作人員無需大范圍鋪設頂板、采掘巷道，基于各設備存在的聯系便可進行分層開采作業，也可基于同異向完成開采。而要想將采煤工藝技術的作用、價值最大限度的發揮，采礦企業可在煤層穩定、地質構造相對簡單的環境中應用此技術，在這一過程中還要確保工作面作業的傾斜角低于12°。

4.綜采工作面采煤工藝技術的應用

(1)割煤方式的控制

在采煤作業面的施工中，應該根據工作面的條件選擇采煤的方式。常見的割煤方式有：單向割煤和雙向割煤。如果選擇單向割煤的施工方式，那么在施工過程中必須注意下列幾點：①進刀時的方向，必須從上到下，但是清理的方向則截然相反，要求從下到上。②在采煤施工作業時，時常發生輸送機下滑事故，為了盡可能的避免事故的發生，在開工之前，務必校對工作面的傾斜角度。③在工作面時，如果要進刀，則必須掌握好進刀的深度，深度在90cm左右即可。

(2)液壓支架的控制

在進行開采作業時，中液壓支架由于重心的原因，可能出現側倒的情況，威脅工人的生命健康安全。所以想要消除安全隱患，則必須將防護作為液壓支架控制的重要內容。如果是固定支架，可以放置千斤頂解決。如果是移動支架，則要在保證支架堅固的前提下，再使用移動整體的方法來進行控制。除此以外，還要根據開采現場來規劃高效、科學、安全的采煤方式，正常情況下，液壓支架的重心點不能大于3m。

(3)相關技術的運用

①檢測技術。如今，社會經濟、科技的發展促使綜采機械化和自動化成為了主要發展趨勢，而且綜采自動化系統普遍應用到了煤礦作業中，系統剖析綜采工作面采煤工藝技術不僅能提高開采作業的質量、效率，還能將施工難度大幅度降低。實際工作中為了確保開采工作順利、有序地進行，采煤企業應先明確煤礦資源具體位置，在此背景下，很多企業常會使用導航技術自動定位采煤部位。雖然這一技術方法的便捷性強、效率高，但企業也應考慮將此技術與其他技術手段融合到一起，以此降低開采作業的失誤率，這樣工作人員無需過多開展人工檢測工作，再使用自動化采煤技術替代人工采煤，還能將開采的質量、效率大幅提高，人員的生命安全也能得到保障。

②識別技術。以往開展的采煤工作都是由工作人員憑借經驗并不斷嘗試，以此辨識煤巖界面，但要想推動煤礦開采工作向著機械化、智能化方向發展，企業還應使用自動化技術辨識煤巖界面。目前應用最為廣泛的識別技術是熱紅外識別技術，這一技術的誤差率低，使用也很便捷，所以在很多煤礦開采工作中都得到了運用。

③保障技術。開采工作的核心目標是進行連續性生產，然而要想達到這一效果，采煤企業應將自身的應對風險能力大幅提高。日常工作期間，企業不僅要提升輸送平衡控制技術水平，合理管控開采速度規避危險；還應大力發展防撞技術，這可防止設備設施運行環節發生碰撞或摩擦，至于煤礦開采風險也能大幅降低。不僅如此，工作人員還應合理應用遠程技術，由工作人員遠程操作，使用機械設備自動化施工，這也可對人員的安全進行保障。

④記憶技術。該技術的應用需由技術人員、綜采工作面全面支撐。實際工作的過程中，技術人員應先掌握記憶技術方法和使用流程，再予以操作，將指令輸入到系統中，借助指令完成采礦工作，這不僅能提高開采工作的效率與安全性，還能減輕工作人員的工作量。

(4)裝運煤注意事項

參照施工現場的裝運煤情況，在采煤時，最好采用滾筒式采煤機，而在開采浮煤時，應采用刮板輸送機，兩者同時進行。運煤裝煤的過程中，會因為顛簸等原因掉落煤炭，需要派遣工人及時的掃集散落的煤炭，放進刮板輸送機中。整體流程為，在帶式輸送機、支架、刮板輸送機與采煤機的協同下，把綜采工作面產出的煤炭運輸出去。

5.綜采工作面應用采煤工藝技術的案例解析

（1）工程情況。本文以我集團公司下屬的某礦為例，在15504綜采工作面配備了設備列車、膠帶機等設備，由于該礦巷道的地勢呈現里高外低，所以該區將綜采工作面煤柱長度預設為30m，采面走向長度是1600m，傾斜長度為214m。

（2）采煤機工作模式及采煤工藝生產流程。結合該工程的生產情況與條件，企業使用了采煤機工作模式。借助后滾筒切割底部煤、余煤，再用前滾筒切割頂部煤，這一切割形式不僅十分穩定，而且實用性較強，正因其具備這些優勢，所以深受采煤企業的青睞。

圖2為該工程采煤工藝流程圖，實際工作中企業使用的是斜切進刀形式，結合工作面傾斜度確定進刀距離是35m。在裝運煤的過程中，因其操作流程相對復雜，企業需經過前后密切與銜接才能完成。實際操作期間需用采煤機割煤，再用刮板輸送機裝載煤炭，在工作面前需用刮板輸送機承接煤壁的側浮煤，在工作面后方還要使用刮板輸送機裝載頂煤，再將煤炭輸送到轉載機開展破碎處理，使用膠帶機將其運輸出去。移架工作中企業需使用4架支架追機移架，為了避免頂板發生破碎情況，企業可利用超前移架保護頂板。

圖2 A礦區采煤工藝生產流程

至于采煤效果，此綜采工作面的整體采煤作業效果較佳，煤礦的日產量高達3500余噸，可將當地社會的煤炭需求有效滿足[3]。而且設備在長期運行后的磨損程度極低，這也縮減了企業調試設備并檢修的成本，而設備的使用壽命也得以延長。由此可見，企業工作人員嚴格按照工程標準使用采煤工藝技術開展施工作業，不僅將該工藝技術的作用全面發揮，還進一步擴大了其應用范疇，這對于我國很多同類型的采礦工程都可提供技術應用指導，也能推進我國煤礦開采行業的發展。

6.結束語

總而言之，社會經濟與科技的發展帶動了我國產業的升級，煤礦企業應把握轉型契機并加大對新工藝技術的研究力度。由于傳統煤礦開采技術存在回采率低、無法保障人員安全等問題，所以煤礦企業應將保障技術、識別技術等先進、高效的采煤工藝技術應用到綜采工作面中，這不僅能提高綜采工作面的自動化與機械化水平，還能為作業人員提供安全、良好的工作環境，這可規避很多隱患與危險。同時科技水平的提升帶動了我國采煤工藝技術的發展與革新，我國科研部門也應加大對開采技術的研發力度，再將新型工藝應用到綜采工作面中，勢必會帶動我國煤礦開采工作的發展。