張雁珺

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺(tái)頭煤焦有限責(zé)任公司， 山西 臨汾 042199）

1 試驗(yàn)面地質(zhì)條件

試驗(yàn)面位置確定：以興隆莊煤礦為研究對(duì)象，在試驗(yàn)面選擇過程中根據(jù)煤礦開采面實(shí)際分布情況，將1308綜放工作面確定為試驗(yàn)面，1307綜放工作面位于試驗(yàn)面上部，1309綜放工作面位于其下部。試驗(yàn)面尺寸情況：經(jīng)過實(shí)際測(cè)量，試驗(yàn)面長(zhǎng)為207.2m，推進(jìn)長(zhǎng)度為2574.0 m。所在煤層結(jié)構(gòu)情況：這一位置處的煤層被劃分為二疊系山西組底部，屬于3號(hào)煤，厚度保持在7.85～9.90 m范圍之內(nèi)，通過加權(quán)平均值計(jì)算，結(jié)果為8.60 m，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)，結(jié)果良好。但整體結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，具體表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：其一，與頂板相距3.0 m左右的位置處屬于炭質(zhì)粉砂巖夾矸，厚度為0.03 m；其二，與底板相距3.30 m位置處，屬于炭質(zhì)泥巖夾矸，最大厚度為1.30 m，且與切眼的間距保持在800 m以內(nèi)，這種組成物質(zhì)較為松脆，容易脫落。其他參數(shù)情況：煤層硬度系數(shù)設(shè)計(jì)為2.3，最淺埋藏深度為354.7 m，最大埋藏深度為503.5 m，工作面煤層頂板由下向上三個(gè)層次情況為，下層由厚度為3.2 m、顏色為深灰色的粉砂巖組成，中部為厚度為11.5 m的粉中砂巖互層構(gòu)成，上層由厚度為20.34 m、顏色為灰白色的中砂巖構(gòu)成。在煤層底板的下側(cè)，主要分為兩個(gè)層次，第一層為厚度7.04 m的粉砂巖，第二層為厚度9.22 m的中砂巖[1]。2 大采高綜放支架選擇及相關(guān)設(shè)備

2.1 支架型號(hào)選擇

支架型號(hào)選擇方面，首先要綜合考量礦區(qū)開采條件以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，分析頂板對(duì)其的影響，最終決定使用正四連桿低位放頂煤液壓支架，并保證結(jié)構(gòu)形式為整體頂梁，這樣可以提高支撐能力，并使用分體底座，提高排矸能力，便于安裝；其次，在支架高度設(shè)計(jì)方面，要盡量增加機(jī)采高度，降低頂煤厚度，便于頂煤破碎放出，提高開采率。與此同時(shí)，要正確理解機(jī)采高度設(shè)置方面的要求，適當(dāng)即可，以免導(dǎo)致機(jī)采高度過大，從而引發(fā)破碎情況嚴(yán)重，支架穩(wěn)定性差的問題[2]。綜合相關(guān)情況，對(duì)支架的最大高度限定為4.0 m；第三，支架支護(hù)強(qiáng)度設(shè)置，在實(shí)際工作當(dāng)中，要考慮頂板條件、煤層埋深以及采高方面的影響，經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，頂煤支架支護(hù)強(qiáng)度要低于普通綜采工作面支架強(qiáng)度，并保證其具有一定的富裕度，本文所使用的支護(hù)強(qiáng)度為0.90 MPa；第四，支架工作阻力設(shè)置，興隆莊煤礦大采高綜放工作面使用的是液壓支架，對(duì)其阻力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，使用的是支架所受的合力，計(jì)算公式為：

式中：P代表支架工作阻力，Qz代表支護(hù)強(qiáng)度，取值為900 kN/m2；Lx代表控頂距離，具體數(shù)值為0.40 m；LD代表頂梁長(zhǎng)度，具體數(shù)值為4.93 m；B代表支架中心距離，取值為1.5 m，經(jīng)過計(jì)算，P為7196 kN。

2.2 大采高綜放工作面設(shè)備

完成支架選型工作之后，需要對(duì)大采高綜放工作面進(jìn)行配套設(shè)備設(shè)置，主要的原則是技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精良、性能良好、運(yùn)行安全、優(yōu)質(zhì)高效、成本合理，與此同時(shí)，要考慮生產(chǎn)目標(biāo)的影響，本文的開采能力設(shè)置為年產(chǎn)600萬t，具體情況如下頁表1所示。

3 采煤工藝

興隆莊煤礦使用的是長(zhǎng)壁綜采放頂煤一次采全高全部陷落法，工作面進(jìn)刀方式為端部斜切，采放工序可以同步進(jìn)行，具體的流程包括割煤、移架、對(duì)前部輸送機(jī)進(jìn)行推移、在后部放煤、推移后部輸送機(jī)。在這一過程中，操作面的工藝參數(shù)設(shè)置為：機(jī)采高度3.60 m，放煤高度控制在不超過5.0 m，根據(jù)開采能力和運(yùn)輸情況，確定采放比例為1∶1.39，放煤步距控制在0.80 m，放煤方式為一采一放模式。

表1 大采高綜放工作面配套設(shè)備情況

4 礦壓觀測(cè)

在分析大采高綜放支架與工作面開采條件間的關(guān)系時(shí)，需要對(duì)礦壓特點(diǎn)和頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，以此為依據(jù)，進(jìn)行相關(guān)工作的開展，這一過程的工作內(nèi)容主要包括在工作面開采過程中，工作面頂板位移變化、支架支護(hù)阻力情況、安全閥開啟狀態(tài)、端面頂板情況以及煤壁片幫深度等數(shù)據(jù)信息，將其整理匯總，完成礦壓資料的搜集。

通過對(duì)興隆莊煤礦礦壓資料的分析得出：工作面開采期間，工作面頂板運(yùn)動(dòng)劇烈程度增加，礦壓顯現(xiàn)程度較大，頂煤破碎較為嚴(yán)重，冒放性保持較好，主要體現(xiàn)在處于工作面架前的頂煤狀態(tài)良好，而處于工作面架后的頂煤容易破碎，便于開采，這也證明了大采高綜放工藝試驗(yàn)比較成功[3]。

5 試驗(yàn)效果

興隆莊煤礦在大采高綜放工作面配套設(shè)備與工藝技術(shù)支持下，產(chǎn)生了如下效果：

1）相關(guān)配套設(shè)備的使用符合實(shí)際情況，在開采系統(tǒng)的安全、效率、質(zhì)量等方面都有所提升；

2）大采高綜放支架支護(hù)效果良好，穩(wěn)定性較強(qiáng)、抗壓能力較大；

3）大采高綜放配套設(shè)備性能符合要求，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定生產(chǎn)能力；

4）提高了工作面的回采率，適用于一些煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)；

5）在具體工作當(dāng)中，使用的是兩巷端頭與超前巷道液壓支架，強(qiáng)化了支護(hù)能力，改善了作業(yè)環(huán)境。

6 結(jié)語

大采高綜放工作面的配套設(shè)備和工藝對(duì)于煤炭開采工作具有良好的促進(jìn)作用，在安全、質(zhì)量和效率方面都有所提升，尤其是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層，使用這一方法之后，可以提高回采率。在改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)開采的具體要求和環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備選擇，保證參數(shù)的合理化，使開采方案具有針對(duì)性。

[1]趙紅斌，劉混舉.年產(chǎn)千萬噸大采高綜放工作面設(shè)備選型配套[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2016（4）：111-112.

[2]王治偉.特厚煤層大采高綜放工作面設(shè)備安全快速回撤工藝[J].煤礦安全，2013，44（5）：95-97.

[3]程昆坡，張全明，王磊.大采高綜放工作面支架側(cè)護(hù)板引起的支架歪架分析[J].工程技術(shù)（文摘版），2015（30）：288.