劉拯江

（晉能控股煤業(yè)集團馬脊梁礦技術(shù)科，山西 大同 037003）

1 工作面概況

工作面回采煤層為采煤區(qū)的3 下層煤。3 下層煤整體結(jié)構(gòu)為條帶狀，煤層的厚度比較穩(wěn)定，為2.8 m～3.57 m，且硬度為f=3.1～3.9，煤質(zhì)優(yōu)良。工作面整體的水文地質(zhì)條件單一，工作環(huán)境條件較好[1]。

在該工作面中，按照3.0 Mta 的產(chǎn)能配置相關(guān)的工作設備，以及該3 下層煤要達到的高產(chǎn)高效的目的，在本工作面配備的都是新推出的國產(chǎn)器械，具體見表1。

表1 工作面配套設備

2 綜采工藝中影響產(chǎn)能的參數(shù)

2.1 系統(tǒng)模擬回采工藝參數(shù)

在整個綜采工作采掘工藝中，采煤機是其他設備一切的中心。這其中采煤機運行的參數(shù)都由具體的工作面工作環(huán)境以及地質(zhì)條件等因素決定，所以其運行當中的速度并不是一成不變的，即隨機性和確定性的停頓存在于整個設備的運行中。所以，當隨機模擬采煤機的采掘工藝時,其中涉及到的采煤機的實時運行速度和停頓間隔時間等關(guān)鍵數(shù)值必須進行標識。在分析了對照案例的具體采煤工藝的數(shù)據(jù)后，得出圖1 中綜采年產(chǎn)量與割煤速度服從的規(guī)律關(guān)系[2]。

由圖1 可以得到，當增大割煤速度V 時，產(chǎn)量Q提升，如果根據(jù)達到3.0 Mt 的年產(chǎn)能，工作面的采煤機速度應大于7 m/min。

圖1 綜采產(chǎn)量與煤機速度關(guān)系

2.2 回采參數(shù)的分析

環(huán)節(jié)復雜、設備多、相互牽制是綜采工作面當中的特點，也是困點[3]。為了能夠?qū)崿F(xiàn)提高當前工作面產(chǎn)能的目標，合理搭配生產(chǎn)環(huán)節(jié)并且保證采煤機速度和減少停機時間是其中需要著重注意的部分。當前3 下層煤的綜采工作面單產(chǎn)量大概為1.0 Mt，在同類煤礦類似工作情況的23 下05 工作面一度達到過月產(chǎn)196 kt。這個高效生產(chǎn)工作面配備的是AM-500 采煤機，其工作速度保持在3.5 m/min，以采煤機速度的提升運行為中心做具體的回采參數(shù)分析，這樣將極大地優(yōu)化23 下09 工作面生產(chǎn)工藝。

1）進刀方式。斜切進刀方式、推溜、移架工序想要保持平行工作室是很難的，并且加長了掃浮煤的時間；

2）端頭維護。采煤機的開機率被端頭回料時間所制約，采煤機的停頓時間被增加；

3）移架速度。割煤速度取決于移架速度，所以及時支護頂板是重中之重；

4）設備可靠性。生產(chǎn)高效的有力保證是設備滿負荷平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。根據(jù)上述因素求得實際工作中中割煤速度的計算公式為（1）：

其中：t0=L0/v0，t1=（L-L0）/v1。v 為割煤平均速度，m/min；v0為進刀時割煤速度，m/min；v1為正常割煤速度，m/min；L 為工作面面長，m；L0為進刀段長度，m。

在設備進行端頭割煤時，視v0為達到10 m/min的全速，35 m 為L0常規(guī)值,則可以得到v1≥6 m/min。

3 工作面高效回采工藝的設計

3.1 合理控制工序

3.1.1 優(yōu)化設計生產(chǎn)工藝

3.1.1.1 進刀方式的優(yōu)化

在采煤機進行雙向割煤工作時，兩端頭將會產(chǎn)生返機等待時間約15 min～20 min，如果能夠?qū)⒋藭r間利用起來會使循環(huán)時間縮短。雙向割煤循環(huán)時間計算為式（2）：

式中：T 為割煤循環(huán)時間，min；L0為進刀段長度，取35m；v0為進刀時割煤速度，取10 m/min；T0為端頭待機時間，取15 min～20 min；L 為工作面長度，取202 m；v1為正常段割煤速度，取6 m/min。則經(jīng)計算T=50 min～55 min。

如果運用長距離進刀方式為工作面采煤機進刀方式，同比一般雙向割煤時間，本方式的循環(huán)時間減少7 min～9 min。

3.1.1.2 超前支護的簡化

針對工作面兩巷的實體，借鑒先進的成功案例，簡化兩巷超前支護,以保障支護強度為前提，引入二排一字梁輔助二排單體，另一側(cè)運用超前打戴帽點柱的方式，這就使得回料時間減少，極大節(jié)省了煤機停機時間。

3.1.2 控制生產(chǎn)工序關(guān)鍵點

煤礦綜采工藝是復雜的，大致分為割煤→移架→推移輸送機→輸送機運輸→轉(zhuǎn)載機運輸→膠帶輸送機運輸幾個工序流程。要想控制隨機產(chǎn)生的工序問題，必須將系統(tǒng)控制放在首位，在整個工藝系統(tǒng)中建立工序控制點的工藝流程，將超前預防工作做到充分，整個生產(chǎn)工藝的平穩(wěn)性將會顯著提升。工序見圖2。

圖2 工序控制點工藝流程

通過3 下煤的開采經(jīng)驗得出，通過與關(guān)鍵采掘設備故障高發(fā)問題相結(jié)合，得出如圖3 關(guān)鍵工序及控制要點[4]。

以圖3 的關(guān)鍵工序點為核心來制定相關(guān)工序管理標準以及考核方式，將會使得工程質(zhì)量以及工作質(zhì)量得到保證，產(chǎn)能得到有效穩(wěn)步提升。

圖3 關(guān)鍵工序及控制要點

3.2 優(yōu)化采煤作業(yè)循環(huán)

通過開采3 下層煤的實際經(jīng)驗說明，雙向割煤方式在工人的操作和生產(chǎn)的組織方面具有很大優(yōu)勢。非正常割煤時間得到最大限度的減少，正常割煤時間增加。

工作面斜切進刀期間是影響正常割煤時間的主要方面，所以端頭生產(chǎn)工序的優(yōu)化是其中最重要的。如果平行作業(yè)能在端頭生產(chǎn)中，停機時間將會有效利用，一半的待機時間將會省去。

3.3 強化采煤工作面的現(xiàn)場管理

首先是轉(zhuǎn)變分配機制，分配方向側(cè)重于工作環(huán)境差、勞動強度大、技術(shù)含量高、安全系數(shù)低的工種，使得職工工作的積極性得到調(diào)動。還要加強考核制度，將考核結(jié)果與獎金聯(lián)系。其次，以合適的勞動強度為前提進行合理的人員調(diào)配，在保證最大限度減少待機時間和不影響采煤機速度基礎(chǔ)上，定崗定員重點崗位人員，提高勞動效率。

4 結(jié)語

為了增加煤礦采煤效率，模擬了煤礦綜采工作面的采掘工藝，并且針對分析結(jié)果提出采掘工藝優(yōu)化方案，有效提升了工作面的生產(chǎn)效率。在經(jīng)過工藝優(yōu)化后工作面最高日產(chǎn)能達到12 000 多噸，平均日產(chǎn)達到10 000 t。日產(chǎn)3 Mt 以上的設計目標順利實現(xiàn)，同時該工作面的采煤工藝也成功成為礦區(qū)中厚煤層開采的模范案例。