連采機機械化開采在回收邊角煤資源中的應用

孟俊杰

(山西焦煤五人小組管理局 汾西監(jiān)管分局，山西　介休　032000)

南關(guān)煤業(yè)隸屬山西焦煤汾西礦業(yè)集團，井田面積約29.3 km2，批準開采2#煤層。礦井為瓦斯礦井、水文地質(zhì)類型為中等、煤層自燃傾向性為Ⅱ類，屬自燃煤層，自然發(fā)火期4～6個月，煤塵具有爆炸危險性。

礦井現(xiàn)開采+700 m水平分一、三兩個采區(qū)，一采區(qū)受地質(zhì)構(gòu)造影響，現(xiàn)采用的長壁綜合機械化開采技術(shù)不能很好地適用于構(gòu)造復雜區(qū)邊角煤回收，主要表現(xiàn)在：1) 工作面長度及有效推進距離短，不能充分發(fā)揮綜采裝備的效能。2) 巷道遇斷層后、需后退布置工作面，無效進尺增多，掘進工程浪費嚴重。3) 工作面搬家倒面次數(shù)增多，工人勞動強度增大。4) 在斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響下，工作面導水事故發(fā)生的可能性增大。5) 斷層與切眼斜交或平行，易造成工作面片幫、冒頂，對設備正常運行及推進均產(chǎn)生不利影響。6) 邊角煤資源難以回收，資源浪費嚴重。

南關(guān)煤業(yè)不僅具有進行邊角煤開采的必要性，也具有采用連采機回收邊角煤的有利條件，如礦井為多年生產(chǎn)礦井，現(xiàn)有生產(chǎn)設施完善，從業(yè)人員具有一定的技術(shù)實力，特別是在充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎上，將構(gòu)造復雜區(qū)的邊角煤資源回采系統(tǒng)與礦井現(xiàn)有的一采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)銜接，即可回收構(gòu)造復雜區(qū)的邊角煤資源，提高資源回收率。

本文以南關(guān)煤業(yè)1210工作面為例，介紹連采機在“邊角煤資源”回收中的應用。

1　工作面巷道布置

礦井在一采區(qū)構(gòu)造復雜區(qū)的邊角煤塊段中布置1210連采工作面，根據(jù)邊角煤塊段的賦存情況，布置1條膠帶機順槽(運輸巷)和1條輔助運輸順槽(材料巷)，順槽間留設35 m煤柱。膠帶機順槽通過溜煤眼與一采膠帶上山相聯(lián)，并直接與一采回風上山相聯(lián)。輔助運輸順槽通過聯(lián)絡巷與一采軌道上山相聯(lián)，形成連采機工作面完整的煤炭運輸、輔助運輸、通風、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)。順槽掘進到位后再掘進回采支巷；回采支巷掘進到位后在支巷兩側(cè)布置采硐進行回采；最后回收順槽間煤柱。工作面平面示意圖見圖1.

2　巷道斷面、工程量及施工要求

1210膠帶及輔運順槽、支巷、聯(lián)巷均為矩形斷面，采用錨桿+網(wǎng)+鋼帶+錨索聯(lián)合支護，巷道斷面設計參數(shù)見表1.

工作面巷道均采用連采機配套系統(tǒng)進行掘進。

圖1　工作面平面示意圖

巷道名稱斷面形狀斷面尺寸/m毛寬毛高長度/m掘進斷面/m21210膠帶機順槽矩形4.82.79212.961210輔助運輸順槽矩形4.82.79012.961210支巷聯(lián)巷矩形5.22.716014.041210支巷矩形5.22.742814.041210回采硐室矩形3.362.711m/個9.1

連采機割煤、落煤及裝煤，膠輪梭車運煤、運料，選用1臺CMM4-20型煤礦用錨桿鉆車和2臺MQS-50/1.9型氣動手持式幫錨桿鉆機進行錨桿、錨索的打眼與安裝。臨時支護采用錨桿鉆車支撐臂進行。

在支巷掘進過程中如遇特殊地質(zhì)構(gòu)造嚴重影響掘進時，可停止掘進，在已掘支巷內(nèi)進行回采。

3　采硐回采工藝

1) 采硐參數(shù)。

a) 采硐方位角。

結(jié)合巷道斷面及連采機運行要求，為盡可能減小端頭控頂面積，采硐與回采支巷延伸方向呈45°夾角。

b) 采硐高度、寬度。

2#煤平均厚度為2.7 m，因此將截割高度確定為2.7 m，在低于連采機最低截割高度2.6 m時需適當挑頂臥底。

采硐寬度即連采機截割滾筒寬度，工作面所選用的ML360型連采機滾筒寬度3.36 m，故采硐寬度為3.36 m.

c) 采硐長度。

采硐長度主要由煤層頂板自穩(wěn)時間及機械設備配套長度決定，根據(jù)已掌握的該區(qū)域頂板活動規(guī)律及設備參數(shù)，將采硐長度確定為11 m.

生產(chǎn)過程中可根據(jù)采硐實際情況進行調(diào)整，以保證采硐回采期間頂板的穩(wěn)定性，規(guī)定每一采硐采完立即退機，嚴禁二次進入采硐回采，確保安全生產(chǎn)。

2) 回采工藝。

連采機回采采硐，膠輪梭車跟隨連采機接收煤量，并往返于連采機和轉(zhuǎn)載破碎機之間，再由轉(zhuǎn)載破碎機轉(zhuǎn)至刮板輸送機、可伸縮膠帶輸送機，從而完成對邊角煤資源的回收?；夭芍锊捎煤笸耸交夭伞⑷靠迓浞ü芾眄敯?。當回采支巷掘進到位后，在其迎頭布置2臺履帶行走液壓支架，連采機從回采支巷迎頭開始由里向外、先右后左(也可先左后右，根據(jù)回采支巷迎頭處煤體產(chǎn)狀確定)雙翼進刀方式回采巷道兩側(cè)煤柱，連采機回采工藝具體如下：

a) 履帶行走式液壓支架布置在回采支巷迎頭，1#支架布置在1#采硐前500 mm處，2#支架布置在與1#采硐口平齊處，連采機使用遙控操作斜切45°進刀回采1#采硐，進刀深度11 m，見圖2 a).

b) 回采完右?guī)?#采硐后，將連采機退出，然后使用遙控操作1#支架前行至與2#采硐口平齊，支護住剛暴露的三角區(qū)頂板。待1#支架支撐穩(wěn)定后，使用遙控操作2#支架移動至2#采硐前500 mm處，支撐好頂板，見圖2b).

c) 連采機在支巷左幫距2#支架500 mm處回采2#采硐，進刀深度11 m，見圖2c).

d) 回采完2#采硐后退出連采機，操作2#支架前行至與3#采硐口平齊，支撐好頂板，操作1#支架前行至3#采硐前500 mm處，見圖2 d).

e) 在1#支架前500 mm處，連采機在巷道左幫斜切45°進刀，回采3#采硐，進刀深度11 m,見圖2e).

圖2　連采機工作面回采工藝圖

f) 回采完3#采硐后退出連采機，操作1#支架前行至4#采硐口平齊，支護住新暴露的采硐口頂板，移動2#支架至4#采硐前500 mm處，見圖2f).

如此類推，直至支巷內(nèi)所有采硐回采完畢。

每條支巷回采到距1210順槽10 m處時停止回采，留作保護煤柱。回采完每條支巷后，將支巷口及時密閉。

3) 工作面生產(chǎn)系統(tǒng)。

a) 煤炭運輸系統(tǒng)。

采硐(連采機)→回采支巷(膠輪梭車、給料破碎機、刮板輸送機)→膠帶機順槽(可伸縮帶式輸送機)→溜煤眼→一采膠帶上山(膠帶輸送機)→2#煤庫(給煤機)→膠帶機斜巷(膠帶輸送機)→1#煤庫(給煤機)→主斜井(膠帶輸送機)→地面筒倉

b) 輔助運輸系統(tǒng)。

地面材料設備→副斜井(提升機)→+700 m4水平軌道大巷(電機車)→一采軌道上山(絞車)→1210輔助運輸順槽(膠輪梭車)→回采支巷(膠輪梭車)→1210連采機工作面

c) 通風系統(tǒng)。

礦井采用抽出式通風，連采機工作面膠帶機順槽和輔助運輸順槽通過順槽聯(lián)絡巷形成全負壓通風，回采支巷掘進和采硐回采時采用局部通風機壓入式通風。

d) 供水系統(tǒng)。

一采回風上山供水管→1210膠帶機順槽d108 mm供水管→1號回采支巷d89 mm供水管→d25 mm高壓水管分別供給連采機和給料破碎機等轉(zhuǎn)載噴霧點

e) 排水系統(tǒng)。

工作面巷道低洼處(小水泵)→回采支巷(排水管)→連輔助運輸順槽(排水管)→一采軌道上山(水溝自流)→+700 m水平軌道大巷(水溝自流)→中央水倉(主排水泵、排水管)→副斜井(排水管)→地面(井下水處理系統(tǒng))

4　連采試驗效果分析

以南關(guān)煤業(yè)1210連采工作面為例，采用“四六制”組織作業(yè)。支巷掘進時每循環(huán)進尺為1.6 m，生產(chǎn)班每班完成2個循環(huán)、檢修班每班完成1個循環(huán)，每天共完成7個循環(huán)，掘進速度12.8 m/d.采硐回采時生產(chǎn)班每班回采3個采硐，檢修班每班回采1個采硐，每天共回采10個采硐。

巷道掘進過程中循環(huán)產(chǎn)量37.74 t/循環(huán)，日產(chǎn)量264.18 t/d，年產(chǎn)量6.97萬t/a.采硐循環(huán)產(chǎn)量167.65 t/循環(huán)，日產(chǎn)量1 676.51 t/d，年產(chǎn)量44.26萬t/a.年回收邊角煤資源達51.23萬t/a.