同煤集團馬脊梁礦提高工作面產(chǎn)能的方法與應(yīng)用

段計偉

（同煤集團生產(chǎn)技術(shù)處采煤科，山西 大同 037003）

隨著開采時間的不斷延長，煤炭開采深度不斷增加，馬脊梁礦侏羅系資源已經(jīng)所剩無幾，已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)入石炭系開采。在延伸過程中，煤層地質(zhì)條件、頂?shù)装鍙姸群头€(wěn)定度都發(fā)生了變化。因此，在開采過程中，需要做出相應(yīng)的調(diào)整來確保工作面高效高產(chǎn)。

1 縮短工作面割煤循環(huán)時間提高工作面產(chǎn)能研究

放頂煤工作面在生產(chǎn)過程中，割煤約占整個循環(huán)時間的30%，放煤時間約為70%。為了使放頂煤工作面“精采細采”，在整個循環(huán)的過程中，放煤時間必須得到保證，而割煤時間可以適當縮短（走頭走尾時間固定，主要是縮短中間割煤時間）。為了進一步縮短割煤時間，給放頂煤留有充足的時間，

只能從增加支架的追機速度和加快機組的割煤速度兩方面入手。而機組的割煤速度主要受液壓支架的追機速度限制，先增加支架的追機速度后加快機組的割煤速度。

1.1 配套電液控支架，提高工作效率

電液控制能夠完成對液壓支架的所有動作功能的控制，主要包含8個模塊，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，操作系統(tǒng)現(xiàn)場圖如2所示。其主要工作原理是利用壓力和位移傳感器對工作面液壓支架立柱壓力和行程進行監(jiān)測，同時利用安裝在采煤機和支架上的紅外線發(fā)射器和接收器監(jiān)測采煤機運行的方向和所在位置。這些數(shù)據(jù)經(jīng)順槽中的主控計算機收集處理，通過通訊模塊傳輸至地面控制中心，以實現(xiàn)支架的自動化遠程操作。

與傳統(tǒng)液壓支架操作相比，電液控制具有一些優(yōu)點：（1）自動化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)單架或者多臺支架控制，完成降架、移架、升架等工作，操作簡單，動作靈敏；（2）系統(tǒng)設(shè)有相應(yīng)的保護，可以發(fā)出報警，也可以進行閉鎖急停、故障診斷的操作，安全性能好；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)自動補壓操作。當支架發(fā)生壓力下降并達到閾值時，系統(tǒng)可以自動補壓到規(guī)定值，確保及時調(diào)整支架支護能力；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)頂梁噴霧的自動控制。采煤機通過時，系統(tǒng)會操作噴霧裝置自動進行噴霧。

圖1 電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 電液控制系統(tǒng)操作平臺

1.2 改造液壓系統(tǒng)，提升支架追機速度

目前石炭系工作面配備4套乳化液泵站系統(tǒng)，之前4套泵站的作用為兩用兩備，由于備用設(shè)備啟動次數(shù)較少，而且很少有用到兩臺備用泵站同時開啟的情況，所以兩套備用泵站的配備在一定程度上是一種無形的浪費。為了改善這一狀況，盡可能地合理利用設(shè)備，減小浪費，同時為了增加液壓支架的追機速度，對支架供液管路進行了改造。在原來2趟進液2趟回液的基礎(chǔ)配備上，多增加1趟進液管路，改造為3進2回，泵站也由原來的兩用兩備變更為三用一備，這樣支架供液量增加，支架移動速度加快，從而加快了采煤機移動速度，提高產(chǎn)能。

馬脊梁礦3#8111工作面的乳化泵型號為BRW400/31.5，經(jīng)過改造后泵站流量由原來的800L/min增加為1200L/min，隨著工作面乳化液流量的加大，單架液壓支架移動的速度增加約15%，這就為采煤機割煤速度的加快、縮短割煤時間提供了技術(shù)保障。

1.3 提高采煤機截割速度，縮短割煤時間

目前石炭系工作面所采用的機組，截割電機功率均過剩，割煤速度的提升主要受支架追機速度影響，追機速度提高后，機組的割煤速度自然提高。

馬脊梁礦機組在正常情況下割煤速度維持在5.5～6 m/min（采高3.3m），經(jīng)過液壓系統(tǒng)改造，增大乳化液流量后，機組速度增加到了8m/min。采煤機割煤速度的加快，給放頂煤提供了充足的放煤時間，不僅實現(xiàn)了“精采細采”的目的，提高了頂煤回收率，同時也進一步有效縮短了循環(huán)時間，為工作面高產(chǎn)高效提供了保障。

2 水壓致裂技術(shù)在工作面回采過程中的應(yīng)用

水壓致裂技術(shù)通常應(yīng)用在處理臨空巷道壓力大的情況（提前卸壓），通過不斷創(chuàng)新與探索，在放頂煤生產(chǎn)過程中也采用了水壓致裂技術(shù)。

2.1 初采期間對頂板進行水壓致裂

在工作面初采切巷進行水壓致裂，可以對頂板、頂煤進行弱化，工作面推進至15m范圍內(nèi)頂煤便可以完全塌落。未采取水壓致裂的工作面頂煤完全塌落范圍大約在40～50m之間，實施水壓致裂后，工作面正常達產(chǎn)的距離與時間縮短，產(chǎn)出的煤量增多。

2.2 末采期間對頂板進行水壓致裂

目前同煤集團正在大力推行小煤柱，石炭系放頂煤工作面停采線距最近的盤區(qū)巷道距離不得大于80m，根據(jù)以往經(jīng)驗，停采線距盤區(qū)巷道距離一般為130～150m，距離太短容易對盤區(qū)巷道造成損壞。工作面回采末采期間對頂板進行水壓致裂后，使工作面上方老頂卸壓，壓力不再向盤區(qū)巷道傳遞，既保護了盤區(qū)巷道，又使回采工作面煤量得到大大的回收。

3 結(jié)語

（1）電液控設(shè)備的采用，能夠降低操作人員工作強度，提高效率。液壓系統(tǒng)改造后，泵站流量增加了50%，支架移動的速度增加約15%，為提高采煤機速度提供了保障。

（2）頂板水壓致裂技術(shù)也取得了預(yù)期效果，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)致裂過程中壓力變化較為平穩(wěn)，能夠有效弱化、分割頂板巖層。

（3）割煤速度平均增加約40%，提高了工作面產(chǎn)能。