摘 要：在進行較高的綜采工作面進風巷以及回風巷厚度較大的煤層開采過程中，通常由于受到開采工藝以及開采技術(shù)、設(shè)備的限制，通常對這兩巷頂煤就不再進行回收。為了提高煤炭的采收率，以現(xiàn)有高綜采工作面為研究對象，開采過程中充分利用現(xiàn)有設(shè)備并進行開采工藝優(yōu)化，實現(xiàn)兩巷頂煤的回收。并制定最終的兩巷頂煤回收方案。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;進風巷回風巷;頂煤回收

目前，針對煤礦資源回收方面的研究，存在很多技術(shù)以及管理方面的研究成果。在回收技術(shù)研究方面，主要針對開采空間的改變，通常針對工作面的改進，主要是在長寬高立體方向上向著三維擴大的趨勢進行發(fā)展。工作面寬度由原有的100m左右發(fā)展到目前的240m、300m、360m甚至450m;工作面開采高度由原有的0.6m逐步發(fā)展到1.3m、3.5m，到如今的4m、5m、6.3m，甚至發(fā)展到最寬的7m;而綜采工作面高度已經(jīng)達到了20m的高度;工作面的推進距離由最早的1000m左右逐漸能夠?qū)崿F(xiàn)6000m甚至更多;并且在相鄰的兩個工作面之間實現(xiàn)了保護煤柱體積逐漸變小，甚至可以沒有保護煤柱的技術(shù)。在管理方面的研究成果主要是配合生產(chǎn)的管理制度的進一步完善。

在對厚以及特厚煤層的開采過程中，由于使用了綜合機械化開采工藝，使得在開高度上目前可以達到了7m的高度，并且可以實現(xiàn)最長360m綜采工作面長度開采，可以實現(xiàn)5.2m高無煤柱開采，并且已經(jīng)開始普遍運用1-5m區(qū)間內(nèi)的小煤柱開采工藝。以上開采工藝技術(shù)對于實現(xiàn)綜采工作面的高回采率具有非常大的作用。但是，以上這些技術(shù)對于綜采工作面高于兩巷的工作面來說，都無法實現(xiàn)兩巷頂煤的回收，造成了煤炭開采的極大浪費，另外還增加了煤礦中出現(xiàn)煤炭自燃現(xiàn)象的發(fā)生率。

目前兩巷頂煤無法進行回收的主要原因有技術(shù)原因以及設(shè)備原因。技術(shù)上主要是由于兩巷位置為應力的疊加區(qū)域，此區(qū)域的礦壓構(gòu)成較復雜，對頂板的維護工作存在一定的難度;設(shè)備上主要是由于目前使用的設(shè)備沒有配套專用設(shè)備進行回收兩巷頂煤。針對以上原因，本文將根據(jù)現(xiàn)有綜采工作面進行兩巷頂煤回收技術(shù)的研究。

1 綜采工作面兩巷頂煤回收技術(shù)研究

1.1 巷道布置情況

現(xiàn)有的綜采工作面寬度為311m，可以實現(xiàn)推進長度為4614m，共有三條巷道。其中的回風巷主要作為回風以及輔助運輸巷道，巷道的寬度為5.6m，高度為4m;另外的運輸巷主要作用是作為開采煤炭的輸送巷道，巷道的寬度為6m，高度為4.3m，巷道設(shè)置了帶式輸送機以及移變列車;第三條巷道為輔助運輸巷道，主要完成煤礦工具等輔助性材料的運輸，巷道的寬度為5.4m，高度為4.3m。三條巷道都是沿著煤層底板進行掘進的，采用聯(lián)合支護進行巷道支撐。

1.2 設(shè)備布置情況

綜采工作面使用的液壓支架的型號為ZY18000/32/70，使用的采煤機的型號為SL1000，使用的刮板運輸機的型號為3*1600/2.05，所使用的轉(zhuǎn)載機型號為DBT700/350，破碎機的型號與轉(zhuǎn)載機型號相同，使用的端頭架的型號為ZYT18000/28/55D，共有六臺相同信號端頭架，過渡架的型號為ZYG18000/32/70D，共使用4臺型號形同的過渡架，另外所使用的機尾型號為ZFDC35400/27/47。

1.3 端頭過渡情況

綜采工作面的總體設(shè)計采高為6.8m，在向兩端巷道進行過渡的過程使用垂直過渡的形式，也就是通過在綜采工作面的兩端過渡支架上方安裝比較大的側(cè)護板實現(xiàn)，從而使的過渡架以及端頭架頂梁之間出現(xiàn)一定的高度差，這樣就實現(xiàn)了垂直過渡。

2 綜采工作面兩巷頂煤回收技術(shù)方案

2.1 兩巷頂煤回收方案

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備以及采煤工藝，為了能夠?qū)崿F(xiàn)通風巷及回風巷頂煤的回收，需要對現(xiàn)有設(shè)備以及采煤工藝進行優(yōu)化。定沒回收包括通風巷頂煤回收以及回風巷頂煤回收。采煤機在進行采煤行走過程中由于受到刮板運輸機的影響，導致行走至機頭位置時無法繼續(xù)進行，并且由于采煤機滾筒與機頭電機的相互影響，不能滿足割煤高度要求，另外進行割煤過程中容易形成堆積導致刮板機頭與機巷副幫形成空間狹小無法通行。對于通風巷頂煤的回收需要進行設(shè)備改進以及工藝優(yōu)化工作量較大，本文只針對回風巷頂煤回收進行研究，并且提出兩種回風巷頂煤回收方案。

方案一：回風巷頂煤完全回收。為了實現(xiàn)回風巷頂煤的完全回收，需要對采煤機要比進行加長或者對刮板運輸機進行改進，使其得到延長，另外還需要將端頭支架進行更換，可以利用中部支架。通過這種改進，可以實現(xiàn)回風巷頂煤的完全回收，實現(xiàn)較高的回采率。但是此種方案同時存在以下幾個缺點：①通過采煤機搖臂的加長導致?lián)u臂受力改變，使得搖臂的穩(wěn)定性受到影響，導致采煤機滾筒進行截割作業(yè)時強度降低，并且進行搖臂加長改造需要較長時間及經(jīng)費成本;②如果通過加長刮板運輸機實現(xiàn)會造成機尾安全出口面積變小，容易造成安全出口不暢導致無法推移的現(xiàn)象;③機尾頂煤完全實現(xiàn)回收，使得安全出口上方的頂板不能得到安全支護，將可能造成安全隱患。

方案二：回風巷頂煤部分回收。在部分回收頂煤方案中，只是實現(xiàn)采煤機滾筒截割剩余最后一架以及安全出口上方，剩余頂煤不回收，也就是對于現(xiàn)有的5.8m巷道回收長度大概為3m頂煤。利用這種部分回收方案，可以利用設(shè)備充分，并且改造較少，只需要將機尾最后第二及第三架替換成端頭支架，另外需要將采煤機的供電電纜延長。這種方案同樣存在缺點，就是無法實現(xiàn)全部回收，采空區(qū)仍會遺留部分頂煤。

2.2 需解決的問題

根據(jù)上述指定的兩套方案，在進行頂煤回收過程需要解決以下主要問題。

2.2.1 設(shè)備改造

需要進行端頭之間進行改造，另外需要對采煤機的限位距離進行重新定位;由于機尾第一架位置的頂煤不進行回收，因此仍使用原有支架，而機尾第二架以及第三架需要更換成端頭支架，并且需要安裝加長護幫板，另外需要在第二架位置進行大側(cè)護板的安裝，從而實現(xiàn)頂板的垂直過渡;為了實現(xiàn)采煤機在向機尾運動過程中能夠具有足夠的距離實現(xiàn)回風巷頂板截割，需要將采煤機的測限位進行移動，并且能夠保證足夠長度的供電電纜，如圖1所示為所需要進行布置的機尾支架位置。

2.2.2 頂板支護改進

在進行頂煤回收之前，回風巷頂板保持的比較完整， 另外進行巷道掘進過程頂板可以保證足夠的支撐強度，因此支架可以選用普通超前之間，目前使用的可以滿足2650-4700mm高度的支護，工作阻力能夠滿足3000kN，可以實現(xiàn)14.4m的支護長度，寬度上可以達到4.6m，可以實現(xiàn)1000mm的推移距離。如圖2所示為工作面機尾超前支護的安裝示意圖。超前支護需要安裝在距離端頭之間前梁3m的距離處，機尾推進兩次以后需要進行一次超前之間的向前移動操作。機尾的安全出口采用的是單排單體支護，彼此之間距離為1.5m?；仫L巷頂煤實現(xiàn)部分回收以后，頂板會出現(xiàn)臺階，為了盡量少的移動超前支架，其后護板與頂板位置出現(xiàn)的臺階位置需要保持3m左右的距離。

2.2.3 鐵器管理

在進行兩巷頂煤回收的過程中需要對原有的頂板支護進行破壞，從而導致支護的部件進入運輸系統(tǒng)中，這對于刮板機鏈條以及輸送機的皮帶容易造成損壞，因此對鐵器的管理十分重要?？梢酝ㄟ^暫停作業(yè)進行鐵器回收或者將頂板支護的材料進行替換，更換成塑料材質(zhì)的不易破損設(shè)備的支護，從而在頂煤回收過程可以利用截割機直接進行截割作業(yè)，而無需考慮對運輸、洗選系統(tǒng)的影響。

2.2.4 頂煤運輸問題

在對回風巷頂煤進行截割以后，煤炭掉落到下方機尾電機以及機尾框架位置，如果直接掉落就會對其造成破壞，從而影響工作面繼續(xù)作業(yè)，為了能夠避免影響，可以通過在刮板運輸機機尾位置安裝特制的擋煤板進行防護，頂煤掉落以后直接掉落到擋煤板進入運輸機，滿足運輸要求。

3 結(jié)論

在進行進風巷以及回風巷頂煤的回收方案制定時，回風巷的空間較大、需要改造的設(shè)備較少，容易實現(xiàn)頂煤的回收，另外頂煤回收的主要難點在于頂板支護以及鐵器的維護、回收工作，需要對頂板支護的材質(zhì)進行合理選擇，從而實現(xiàn)頂煤回收過程的高效化，最終實現(xiàn)煤炭企業(yè)的高采收率。

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作者簡介：

彭亮（1984- ），男，湖南省衡東縣人，本科，（2013.1）山西大同大學，采煤助理工程師，通風監(jiān)測工，機電技術(shù)員。