張 元

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)虎龍溝煤業(yè)有限公司，山西 大同 037000）

當(dāng)前對(duì)于急傾斜特厚煤層，主要是采用水平分段綜采工藝，工作面沿傾向水平布置，回采巷道分別沿煤層頂?shù)装寰蜻M(jìn)，習(xí)慣稱(chēng)為頂板巷、底板巷。工作面長(zhǎng)度比較短，基本等于煤層厚度。工作面設(shè)備基本與緩傾斜綜放工作相同，由于工作面長(zhǎng)度較短般采用單滾筒采煤機(jī)。該采煤方法一般適用于煤層厚度大于10 m以上、煤層傾角大于45°以上的煤層，且推進(jìn)長(zhǎng)度一般大于500 m。急傾斜厚煤層可以采用沿空留巷放頂煤開(kāi)采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全負(fù)壓通風(fēng)。其技術(shù)原理沿煤層走向某一標(biāo)高水平掘進(jìn)巷道作為工作面的運(yùn)輸巷，該巷道同時(shí)作為回采工作面；工作面后部（運(yùn)輸巷）留巷與回風(fēng)上山聯(lián)通用作工作面回風(fēng)巷，或者在該水平往上留設(shè)一個(gè)階段高度水平掘進(jìn)一條回風(fēng)巷，上、下巷道通過(guò)聯(lián)絡(luò)斜巷聯(lián)通。該采煤方法實(shí)現(xiàn)了全負(fù)壓通風(fēng)，徹底解決了原巷道放頂煤通風(fēng)系統(tǒng)不合理的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的機(jī)械化開(kāi)采。

1 工程概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)虎龍溝煤礦位于山西省懷仁縣鵝毛口鎮(zhèn)窯子頭村，礦區(qū)面積12.207 9 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn)t/a。N1201工作面位于該煤礦井田中部，工作面東部鄰近8501采空區(qū)，南部與盤(pán)區(qū)東軌道大巷相接，西部尚未開(kāi)拓，北部鄰近礦界。N1201工作面走向長(zhǎng)度1 215 m，傾斜長(zhǎng)度183 m，傾角3°~5°。煤層總厚度為14.94~18.25 m，計(jì)算儲(chǔ)量厚度為10.05~11.21 m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度變化穩(wěn)定，中含夾石及火成巖。N1201工作面煤層頂?shù)装迩闆r如表1所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r表

N1201工作面水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)單，相對(duì)上覆巖層含水性較弱。工作面導(dǎo)水通道主要為相鄰采空區(qū)積水；其次為含水層及斷層裂隙導(dǎo)水，構(gòu)成了地表大氣降水向深部含水層的滲透補(bǔ)給。在開(kāi)采過(guò)程中煤柱側(cè)底板處有滲水現(xiàn)象。工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為7.78m3/min，煤塵爆炸指數(shù)39%，采后自然發(fā)火期為3~6月。

2 水平分段綜放開(kāi)采工藝方案

基于N1201工作面的急傾斜厚煤層的特點(diǎn)，采用水平分段放頂煤開(kāi)采工藝模式，可以有效地減少工作面設(shè)備及工藝管理的難度。N1201工作面采高為2.5 m，工作面走向長(zhǎng)度為660 m，分層厚度確定為10 m，放頂煤高度為7.5 m。

2.1 設(shè)備分析

根據(jù)水平分段綜放開(kāi)采要求及該礦現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)備條件，確定運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽的高×寬=2.5m×3.1m。運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽均采用工字鋼梯形棚子支護(hù)架間距1.0 m，設(shè)計(jì)在距工作面前方20 m的兩順槽范圍內(nèi)采用抬棚來(lái)加強(qiáng)支護(hù)。本工作面采用ZF13000/25/38型低位放頂煤支架97架，ZFG13000/27.5/42型過(guò)渡支架9架，一組ZTZ20000/27.5/42型端頭支架（兩架一組）支護(hù)頂板，采用自然垮落法管理頂板。前（后）部刮板輸送機(jī)：SGZ—1000/2×855型刮板輸送機(jī)；轉(zhuǎn)載機(jī)（過(guò)渡輸送機(jī))：SZZ—1200/525型橋式刮板輸送機(jī)；順槽皮帶機(jī)：DSJ-120/250/3×500型皮帶機(jī)。

裝、轉(zhuǎn)載方式：采煤機(jī)（落煤、裝煤）→前部刮板輸送機(jī)→順槽轉(zhuǎn)載機(jī)（經(jīng)破碎機(jī)破碎）→順槽皮帶機(jī)→齒輥破碎機(jī)→過(guò)渡刮板運(yùn)輸機(jī)→盤(pán)區(qū)皮帶→漏煤眼→主斜井皮帶→井上選煤樓。支架（放頂煤）→后部刮板輸送機(jī)→順槽轉(zhuǎn)載機(jī)（經(jīng)破碎機(jī)破碎）→順槽皮帶機(jī)→齒輥破碎機(jī)→過(guò)渡刮板運(yùn)輸機(jī)→盤(pán)區(qū)皮帶→漏煤眼→主斜井皮帶→井上選煤樓。

乳化液泵站為BRW-630/37.5型，噴霧泵用BPW—315/16型，端頭支護(hù)采用DDW40-250/110型單體液壓支柱；選用MG650 1630—WD型雙滾筒采煤機(jī)割煤。工作面的作業(yè)方式三班生產(chǎn)。

2.2 工藝方案

采煤工藝：采煤機(jī)斜切進(jìn)刀→割煤→移架→推移前部運(yùn)輸機(jī)→放頂煤→拉移后部運(yùn)輸機(jī)→拉轉(zhuǎn)載機(jī)（端頭支架）→縮自移機(jī)尾→支回柱（端頭、超前）此為一個(gè)正規(guī)循環(huán)，照此往復(fù)不斷推進(jìn)。采煤機(jī)采用雙向穿梭割煤法，從頭到尾或從尾到頭，采煤機(jī)沿牽引方向，升起前滾筒按設(shè)計(jì)采高割頂煤，后滾筒沿底板割底煤。

2.2.1 割煤、裝煤

工作面端部采煤機(jī)斜切進(jìn)刀為斜切割三角煤進(jìn)刀法，進(jìn)刀長(zhǎng)度30 m，截深0.8 m，其進(jìn)刀工藝如下：

1）采煤機(jī)割煤至尾部后，進(jìn)行反向牽引，調(diào)換滾筒位置割掉端頭采煤機(jī)段底煤。

2）采煤機(jī)后滾筒17.5 m外溜子推移到位。

3）沿輸送機(jī)彎曲段逐步斜切入煤壁。

4）將端頭輸送機(jī)彎曲段全部推移到煤壁并移直，放頂煤，拉后部運(yùn)輸機(jī)。

5）采煤機(jī)再次反向牽引，調(diào)換滾筒位置，割掉機(jī)身段底煤和三角煤，采煤機(jī)割煤到端部。

6）掃清三角段浮煤，進(jìn)入正常割煤至尾部或頭部。

割煤時(shí)嚴(yán)格控制采高，將煤壁割直、頂?shù)装甯钇?。采煤機(jī)割煤速度與支架移架速度及運(yùn)輸能力相配合，防止空頂范圍大或運(yùn)輸機(jī)煤量過(guò)多，影響正常生產(chǎn)。

2.2.2 移架

工作面移架方式采用追機(jī)作業(yè)及時(shí)支護(hù)方式。拉移支架為操作方式為本架操作，拉移支架滯后采煤機(jī)后滾筒3—5架；如頂煤破碎，拉移支移可緊跟前滾筒5架；移架程序：收回護(hù)幫板→降前探梁→收回伸縮梁→降主頂梁→調(diào)整側(cè)護(hù)板→升抬底千斤頂（高度根據(jù)實(shí)際選擇）→移支架→收抬底千斤頂→升主頂梁→升前探梁→伸伸縮梁→伸護(hù)幫板→推開(kāi)側(cè)推千斤頂。移架時(shí)，要求將支架移成一條直線(xiàn)，其偏差不得超過(guò)±50 mm。移架時(shí)，降架幅度以能使支架前移為宜，主頂梁下降量控制在200 mm以?xún)?nèi)，防止支架架間咬架或漏頂煤。

3 效果分析

對(duì)N1201工作面進(jìn)行了水平分段綜采放頂煤采煤法的實(shí)踐應(yīng)用研究。從2019年5月至2019年8月，三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，N1201工作面共推進(jìn)177 m，煤炭開(kāi)采量為平均20 147 t/月，月產(chǎn)最高量為21 116 t；平均工效12.436 t，最高月工效14 t。在開(kāi)采期間，N1201工作面的生產(chǎn)情況完全符合該煤礦的預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)如進(jìn)一步調(diào)整礦井的運(yùn)輸系統(tǒng)和主提升能力，還可以進(jìn)一步提高開(kāi)采效率。