任宏亮

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云崗礦，山西 大同 037000）

1 概況

云崗礦311 盤區(qū)是單翼采區(qū)，利用主要巷道向東布置回采工作面，采用單一走向長(zhǎng)壁式開(kāi)采[1-3]。8413 工作面按照“一進(jìn)一回”的雙巷布置，兩順槽與采區(qū)巷道呈153°7′，巷道沿煤層底板布置。2102 巷與311 盤區(qū)帶式輸送機(jī)巷連接，并與311 盤區(qū)輔皮聯(lián)巷相通；5102 巷通過(guò)3#聯(lián)絡(luò)巷與311 盤區(qū)回風(fēng)巷相連，再經(jīng)2#聯(lián)絡(luò)巷與311 盤區(qū)輔運(yùn)巷相連；切眼巷與兩順槽垂直布置，切眼斷面如圖1。

圖1 切眼斷面圖（mm）

8413 工作面可開(kāi)采走向長(zhǎng)度為355 m，設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為854 m，煤層厚度為6.3 m，平均傾角為20°。老頂是厚度為4.5 m 的灰色中粗粒砂巖，直接頂是厚度為2.95 m 的灰黑色碳質(zhì)泥巖，直接底是厚為2.8 m 的黑灰色碳質(zhì)泥巖，老底是厚為12 m 的淺灰色中粒砂巖。工作面內(nèi)存在斷層和陷落柱，對(duì)回采有一定的影響[1-2]。水文構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，上覆11-1#層81115 工作面采空區(qū)。受采空區(qū)積水影響，8413 工作面出現(xiàn)頂板破碎、下沉以及離層等現(xiàn)象，正常涌水量為90 m3/h，最大涌水量為160 m3/h。

2 采煤工藝存在的問(wèn)題

（1）在開(kāi)采過(guò)程中，由于煤層厚度的變化，采煤機(jī)的截割高度不夠或是不能及時(shí)調(diào)整采煤機(jī)的采高，導(dǎo)致煤不能一次性切割完，使煤炭遺留在采空區(qū)中，造成煤炭資源的浪費(fèi)。

（2）開(kāi)采過(guò)程中采煤機(jī)截齒的磨損，在切割硬度比較大的煤時(shí)，會(huì)加劇截齒的磨損[4-5]。

（3）為了減少底煤的丟失，在拉架時(shí)，要及時(shí)調(diào)整支架，當(dāng)支架的重心偏離煤溜中心線0.2 m時(shí)，采用側(cè)護(hù)板擺架；當(dāng)支架的傾斜角達(dá)到50°時(shí)，采用機(jī)械擺架，防止支架歪斜。在正?；夭蓵r(shí)，機(jī)頭處出現(xiàn)煤割不透，需要每天進(jìn)行機(jī)頭開(kāi)幫，投入大量人力物力成本。通過(guò)計(jì)算，機(jī)頭每向前推進(jìn)1 m，丟底煤34.5 t，機(jī)尾每向前推進(jìn)1 m，丟底煤44.5 t。

3 采煤工藝優(yōu)化

3.1 上下調(diào)整架溜

由于工作面的煤層傾角較大且巷道中部有彎道，因此在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，采用分段定向施工方法，適當(dāng)對(duì)采煤設(shè)備進(jìn)行上提或下放，確保設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)下滑，且距下個(gè)出口機(jī)架段的距離在2.5 m 以內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)調(diào)整支架的俯仰角實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤設(shè)備的上提或下放，根據(jù)下方相鄰支架的方向來(lái)控制上方活動(dòng)支架的移動(dòng)方向。通過(guò)向上仰支架的前端實(shí)現(xiàn)支架上提，向下俯支架的前端實(shí)現(xiàn)支架下放，支架上提和下放示意圖如圖2 所示。在巷道坡度和方向變化較大時(shí)，根據(jù)變化的情況調(diào)整支架的俯仰角，一般在開(kāi)采前20 m 處調(diào)整好，工作面每進(jìn)一刀，支架的架溜上提量小于100 mm。

圖2 支架上提下放示意圖

3.2 控制增減架

工作面受巷道斷面的影響，加上井下有大量采煤設(shè)備，在工作面長(zhǎng)度發(fā)生變化后，要及時(shí)增減支架和中部槽，否則設(shè)備的運(yùn)輸、安裝及撤出等操作難以進(jìn)行，上出口也無(wú)法安裝上端頭支架。為了確保工作面上作業(yè)人員的安全，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高開(kāi)采的效率，要縮短工作面上、下出口處的無(wú)支架段長(zhǎng)度，確保在上出口處能及時(shí)安裝和撤出支架，且支架從頂部延伸到回風(fēng)巷的下邊緣；在下出口處對(duì)支架和輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使沒(méi)有支架段的距離在2.5 m 以內(nèi)。

3.3 割煤

采煤機(jī)單向割煤，使用前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，靠滾筒自身的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行裝煤，剩余未裝入的煤在推溜時(shí)用鏟煤板將其裝入運(yùn)輸機(jī)。割煤時(shí)嚴(yán)格控制采高、頂煤、底板等參數(shù)，將煤壁割平、割直，不留底煤[6-8]。采煤機(jī)割煤速度控制在3 m/min 左右。

采煤機(jī)端尾采用斜切方式進(jìn)刀，如圖3 所示。圖3（a）采煤機(jī)割通上一刀煤后，在后滾筒30 m處將前運(yùn)輸機(jī)推移到位，前滾筒下降一定的高度進(jìn)行割底煤，后滾筒上升一定的高度進(jìn)行割頂煤。圖3（b）沿前運(yùn)輸機(jī)彎曲段斜切進(jìn)入煤壁，直至前后兩個(gè)滾筒完全切入煤壁，將支架和溜頭推移到煤壁并移直，同時(shí)將前后滾筒的位置進(jìn)行調(diào)換。圖3（c）采煤機(jī)反向牽引，割機(jī)身段的底煤和三角煤。圖3（d）采煤機(jī)割到端部，將采煤機(jī)再次反向牽引，往復(fù)2～3次。為了保護(hù)采煤機(jī)的截齒，在切割煤層時(shí)，預(yù)留0.5 m 的煤層厚度。

圖3 斜切進(jìn)刀方式示意圖

3.4 移支架

移架采用追機(jī)作業(yè)及時(shí)支護(hù)方式[9-10]。拉移支架時(shí)滯后采煤機(jī)機(jī)尾滾筒3 架距離，頂煤破碎移架滯后采煤機(jī)前滾筒2～3 架距離，將支架移成一條直線，偏差小于±50 mm。降架時(shí)要確保支架前移，為了防止支架之間出現(xiàn)漏煤，主頂梁的下降量一般小于200 mm，同時(shí)伸出支架的護(hù)壁板。如果機(jī)道的頂煤出現(xiàn)破碎，要及時(shí)將支架的前梁伸出，護(hù)住機(jī)道新露出的頂煤。

3.5 推前溜

以支架為支點(diǎn)，用推移千斤頂推移前部輸送機(jī)，推移輸送機(jī)滯后采煤機(jī)后滾筒11 架距離，在水平方向上溜槽的彎曲度小于3°，在彎曲段長(zhǎng)度大于20 m。推移過(guò)程中多個(gè)千斤頂同時(shí)工作，防止出現(xiàn)斷連接環(huán)或溜槽出口等情況。確保推移的輸送機(jī)平、穩(wěn)、直且運(yùn)轉(zhuǎn)正常，每次推進(jìn)距離為0.8 m，與煤壁平行，其直線誤差小于±50 mm。移溜過(guò)后，將支架的操作手柄打到零位。

3.6 放頂煤

在采煤機(jī)進(jìn)刀完成，且機(jī)尾推向煤壁后進(jìn)行放煤作業(yè)，采用多輪間隔的放煤方式，奇偶數(shù)支架相互交替進(jìn)行放煤，放煤步距為1.6 m。為了便于管理端頭，工作面的上、下端頭5部支架不進(jìn)行放頂煤。在工作面推進(jìn)30 m 后開(kāi)始進(jìn)行放頂煤，距離停采線20 m 時(shí)，停止放頂煤作業(yè)。放頂煤時(shí)，先將放煤插板收回，同時(shí)使用尾梁千斤頂將尾梁擺放到合適的位置，便于頂煤直接流入后部輸送機(jī)中。如果遇到大塊煤時(shí)，反復(fù)擺動(dòng)尾梁或用插板將其破碎，使煤放盡。見(jiàn)到矸石后停止放煤，并伸出插板將矸石封住，防止滑入后部輸送機(jī)，完成放頂煤作業(yè)。整個(gè)放頂煤過(guò)程中要注意輸送機(jī)中運(yùn)煤量的情況，根據(jù)放煤量和放煤時(shí)間來(lái)控制運(yùn)煤量，不讓輸送機(jī)超負(fù)荷輸送，達(dá)到均勻輸送的目的。一般首輪放煤量控制在1/2～2/3，防止將頂梁上方的煤提前放出，第二輪放出剩余煤量。

3.7 拉移后部運(yùn)輸機(jī)

支架前移后，將后部輸送機(jī)放在放煤位置，從下向上將后部輸送機(jī)拉移一個(gè)步距。其中，輸送機(jī)彎曲段的拉移距離大于11 架，其余要求同推前部輸送機(jī)相同。

4 效果分析

8413 工作面上采用優(yōu)化后的采煤工藝，讓采煤機(jī)單向割煤，采用兩刀一放，由工作面端尾側(cè)斜切進(jìn)刀，在工作面頭尾之間運(yùn)行四次。算出機(jī)采產(chǎn)量為1228 t，回采率為97%，放頂煤產(chǎn)量為762 t，頂煤回收率為85%，工作面日產(chǎn)量可達(dá)3980 t，提高了資源回收率，增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性，整體運(yùn)行狀態(tài)良好，在一定程度上降低了設(shè)備調(diào)試和檢修成本。

5 結(jié)論

（1）采煤機(jī)單向割煤，采用兩刀一放，由工作面端尾側(cè)斜切進(jìn)刀，在切割煤層時(shí)，預(yù)留0.5 m的煤層厚度，很好地保護(hù)截齒，減少煤炭資源的浪費(fèi)。

（2）在8413 工作面上采用優(yōu)化后的采煤工藝，機(jī)采產(chǎn)量為1228 t，回采率為97%，放頂煤產(chǎn)量為762 t，頂煤回收率為85%，工作面日產(chǎn)量可以達(dá)到3980 t，提高了資源回收率，增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性，整體運(yùn)行狀態(tài)良好，在一定程度上降低了設(shè)備調(diào)試和檢修成本。