姜俊博

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

1 前言

我國從1974年引進綜采設(shè)備后,通過吸收、完善和改進國外先進設(shè)備，綜合機械化開采水平大幅提高,礦井安全與裝備水平都有所改善，而且在神華集團的大柳塔礦、補連塔礦及山西晉城煤業(yè)集團公司寺河礦等煤礦已有成功實踐。合理的采煤方法及采煤工藝是建設(shè)一個高產(chǎn)高效礦井的前提，它不但可以滿足礦井的生產(chǎn)能力，而且可以對礦井的安全高效開采有重大影響。影響采煤方法及采煤工藝的因素很多，主要有礦井地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況、煤層的埋深、煤層的厚度、煤層的硬度、頂?shù)装鍡l件及礦井生產(chǎn)能力等。

2 工程概況

東溝聯(lián)辦煤礦11306綜采工作面所在煤層為3#煤層，位于礦井輔助運輸大巷以北，東鄰11304面，北為井田邊界，南為礦井輔助運輸大巷，西為11308綜采預(yù)備面回風(fēng)巷。11306工作面長181m，布置長度平均2688m，推進長度2500m，煤層傾角1°-3°。煤層厚度平均3.6m，設(shè)計采高3.6m。

11306綜采工作面所屬煤層為單一穩(wěn)定可采煤層，煤層偏上部有一層夾矸，厚度為0.4～0.6m，煤層傾角30～10，沿工作面回采方向，煤層整體正坡推進，局部呈現(xiàn)波狀起伏狀態(tài)。采掘?qū)游黄骄汉?.6m(包括夾矸)，煤層的頂板以細(xì)砂巖為主，中粒砂巖次之，個別粉砂巖，厚度0.5～6.2米，煤層的底板以砂質(zhì)泥巖為主，個別細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，厚度1.53～7.71米。本工作面煤層瓦斯含量低，屬低沼氣礦井。本井田煤塵具有爆炸危險，煤塵屬易爆及較易自燃煤層，發(fā)火期在6個月左右。

3 采煤方法及采煤工藝的確定

根據(jù)對地質(zhì)資料的分析，11306工作面決定采用傾斜(仰斜)長壁后退式綜放法，綜合機械化作業(yè)。

3.1 落煤方式

采煤機的割煤方式為雙向一次采全高，往返一次割兩刀。由機頭向機尾割煤時，左滾筒順頂板割煤，右滾筒沿底板割煤；由機尾向機頭割煤時，右滾筒沿頂板割煤，左滾筒沿底板割煤，往返一次割兩刀。當(dāng)夾石厚度超過0.4m時，采用單向割刀，往返一次割一刀，由機尾向機頭割腦刀，機頭向機尾割底刀。

3.2 裝煤方式

采煤機是由一個螺旋滾筒螺旋葉片在表面上。采煤機滾筒葉片下的切割煤壁將被拋給刮板進行輸送。

3.3 運煤方式

采煤機利用滾筒將煤裝在刮板輸送機溜槽上，然后經(jīng)刮板輸送機運送至機頭，卸在轉(zhuǎn)載機機尾溜槽內(nèi)，經(jīng)破碎機破碎后通過橋式轉(zhuǎn)載機裝在可伸縮膠帶機上運出。

3.4 支護方式

3.4.1 頂板管理方式

本工作面采用全部垮落法管理頂板，采用二柱掩護式液壓支架支撐工作面頂板，當(dāng)工作面周期來壓發(fā)生煤壁片幫或頂板漏矸時帶壓移架。

3.4.2 液壓支架的確定

選型原則和要求：(1)支架的初始支撐力和工作阻力應(yīng)適應(yīng)直頂和老頂巖移動的壓力；(2)支架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和支護特性，要能適應(yīng)和保護暴露頂板的完整性；(3)支架底座要適應(yīng)底板巖石的抗壓強度；(4)支架支撐高度要與采高或煤層厚度相適應(yīng)。

工作面合理支護強度：

P=9.81k*h*r，kN/m2，式中：P—工作面合理的支護強度，kN/m2；h—采高，m；r—直接頂巖層容重2.19～2.42t/m3，取最大值2.42t/m3；k—工作面支柱應(yīng)該支護的上覆巖層厚度與采高之比，一般為4-8，根據(jù)綜采工作面經(jīng)驗取8。

經(jīng)過計算，P=9.81×8×3.6×2.42=683.7kN/m2，工作面選用北方機械制造有限責(zé)任公司與四維公司生產(chǎn)的ZY8000/19/4000兩柱掩護式液壓支架進行支護，106臺，根據(jù)計算所得，該型號的支架能夠滿足本工作面頂板支護的要求。

移架時，支架到位，與端面的距離應(yīng)保持在416mm。端距太小會導(dǎo)致采煤機滾筒截割支持前探梁，過大則會造成空頂增大或冒頂。

控頂距：由液壓支架的頂梁長度(L1)、端面距(L2)及采煤機的實際截深(S)決定。本工作面液壓支架的頂梁長度為4045mm，端面距為416mm，采煤機的實際截深為800mm，則：最大控頂距：Lmax=L1+L2+S=4045+416+800=5261mm；最小控頂距：Lmin=L1+L2=4045+416=4461mm；其中：L1-頂梁長度(4045mm)；L2-端面距(416mm)；S-截深(800mm)。

3.5 回采工藝要求

3.5.1 割煤工藝

11306根據(jù)工作面地質(zhì)條件等控制采用高切煤層的全過程。雙向切割煤：采煤機從頭部的刮板輸送機切到刮板輸送機，刮板鏈輸送機切到頭部的刮板輸送機頭各一刀。單向割刀：即采煤機從機尾向機頭割腦刀，從機頭向機尾割底刀，往返一次割一刀。進料端斜切進刀，分為頭、尾兩端斜切進刀方式，現(xiàn)在在采煤機刮板輸送機飼料，例如：

采煤機割煤刮板輸送機尾后，完成刮板槽變?yōu)闇蟛擅簷C截割煤刮板輸送機的尾部，左滾筒落下并返回到刮板輸送機的彎曲段的斜切割和進料，并液壓支架的采煤機和機架的移架；直到采煤機走彎段的刮板輸送機停止?fàn)恳?。然后，沿刮板輸送機的過程中，沿直線方向依次推送；采煤機右滾輪，上升同時離開滾筒，啟動采煤機牽引沿機方向的截割三角煤采煤機降落左滾筒升起右滾筒機機頭方向正常切割煤，采煤機在刮板輸送機側(cè)斜處進刀。

3.5.2 進刀距離的確定

D=2L采+L運彎；式中：D—進刀距離，米；L采—采煤機機身長，最大長度為12.701米；L運彎—運輸機彎曲段長度，取18米。把以上數(shù)據(jù)帶入式中，得D=2×12.701+18=43.402(米)，近似地，進刀距離取43米。

3.6 工作面主要設(shè)備配備選型

綜采工作面設(shè)備配套應(yīng)根據(jù)以下原則進行：(1)設(shè)備配套生產(chǎn)能力大于工作面設(shè)計生產(chǎn)能力，一般二者之比為1．5～2．0；(2)配套設(shè)備壽命大于工作面設(shè)備壽命；(3)配套設(shè)備可靠性大于工作面設(shè)備可靠性。

工作面設(shè)備的主要性能及其技術(shù)特征如下：

(1)采煤機采用MG400/930-WD型電牽引采煤機，技術(shù)參數(shù)如下：采高范圍2.0-4.0m；供電電壓3300V；滾筒直徑2000mm；滾筒截深800mm；截割速度3.73m/s；機面高度1575mm；牽引速度12.8m/min.

(2)液壓支架選用ZY8000/19/40型掩護液壓支架，技術(shù)參數(shù)如下：工作阻力8000kN；支撐高度1900-4000mm；支架中心距1750mm；推移步距900mm；推溜力361kN。

(3)刮板輸送機選用吉林蛟河煤機制造有限公司SGZ800/630刮板輸送機，其主要技術(shù)特征表如下：鏈速1.12m/s；輸送量1350t/h；電機功率2×315kW；供電電壓1140V；直接卸載的卸載方式；中雙鏈型式刮板鏈。

3.7 端頭支護要求

由于該工作面不配置端頭支架，故在工作面運輸順槽和回風(fēng)順槽端頭處采取如下維護措施。

3.7.1 運輸順槽端頭支護

(1)每天檢修班在轉(zhuǎn)載機尾距尾輪罩0.3m距1#架0.8m按柱距0.7m，排距0.8m支設(shè)單體液壓帶帽點柱二排，最后一排不得超過切頂線。

(2)生產(chǎn)班隨著工作面的推進，每割一刀煤在轉(zhuǎn)載機尾距尾輪罩0.3m，距1#架0.8m，支設(shè)柱距0.7m一排單體帶帽液壓支柱，直至煤柱幫。當(dāng)所支設(shè)的單體液壓支柱超過切頂線時必須及時回撤。

3.7.2 回風(fēng)順槽端頭支護

(1)每天檢修班在106#架側(cè)面距側(cè)護板0.8m，支設(shè)柱距0.7m，排距0.8m，二排單體帶帽液壓支柱，最后一排不得超過切頂線。

(2)生產(chǎn)班根據(jù)工作面的推進度，每割一刀煤，仍按柱距0.7m，排距0.8m，支設(shè)一排單體帶帽液壓支柱，并將最后一排帶帽點柱回撤。

[1] 徐永坅.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[2] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2014.