綜合機(jī)械化采煤回采巷道布置及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

寇海萍

（大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西 大同037003）

引言

當(dāng)前如何降低煤炭開采成本，提升煤礦開采效率是當(dāng)前主要解決的問題。隨著采煤技術(shù)及采煤設(shè)備自動(dòng)化水平的提升，綜合機(jī)械化采煤工藝初步應(yīng)用于我國煤炭資源的開采中[1]。因此，實(shí)現(xiàn)煤炭資源綜合機(jī)械化開采回采巷道的合理布置和工藝參數(shù)的合理設(shè)計(jì)對(duì)提升綜采效率和生產(chǎn)能力具有顯著意義。

1 工程概況

本文以我礦2301工作面為例開展綜采技術(shù)的應(yīng)用。2301工作面煤層的厚度范圍為1.8～4.9 m，煤層傾角范圍為30°～52°。該工作面煤層的平均厚度為2.3 m，煤層平均傾角為42°，整條工作面的走向長度為370 m，且傾斜工作面長度為90 m。經(jīng)探測，2301工作面煤層的頂?shù)装迩闆r如表1所示。

表1 2301工作面煤層頂?shù)装迩闆r

針對(duì)2301工作面當(dāng)前煤層的存儲(chǔ)情況及地質(zhì)條件，該工作面具備應(yīng)用綜合機(jī)械化開采的條件。

2 綜采回采巷道的布置

2301工作面采用立井的開采方式，其采區(qū)位于地下521 m的位置。目前，2301工作面共包含有三個(gè)井筒，包括有入風(fēng)井和回風(fēng)井[2]。采區(qū)目前采用中央并列式的通風(fēng)方式。采區(qū)的巷道布置方式如圖1所示。

圖1 采區(qū)巷道回采布置方式

如圖1所示，在-400運(yùn)輸大巷和-600運(yùn)輸順槽之間分別布置了-400軌道下山、-400膠帶機(jī)下山、-500石門、-510回風(fēng)順槽和-600石門；-400膠帶機(jī)下山與-600石門的交叉處設(shè)有溜煤眼。煤炭的運(yùn)輸線路為從-600運(yùn)輸順槽至-600石門再至-400膠帶機(jī)下山最后運(yùn)輸至地面。材料從副井運(yùn)輸從-400運(yùn)輸大巷至-400軌道下山（-510石門）至-600石門最后通過0510回風(fēng)順槽和-600運(yùn)輸順槽運(yùn)送至工作面。

2.1 2301采區(qū)回采順槽斷面的支護(hù)設(shè)計(jì)

2301工作面采區(qū)斷面的形狀為半圓拱形，根據(jù)工作面的高度和寬度限值設(shè)定斷面凈高度值為3.4 m，斷面凈寬度值為4.2 m。根據(jù)以往巷道斷面支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，2301工作面采區(qū)斷面采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)方式，具體支護(hù)效果如下頁圖2所示。

如圖2所示，2301工作面錨桿支護(hù)的具體參數(shù)：錨桿長度為2 500 mm，錨桿直徑為20 mm，錨桿的間距為800 mm，錨桿排的間距為800 mm。

錨索支護(hù)的具體參數(shù)：錨索長度為6 000 mm，錨索直徑為15.4 mm，錨索間距為2 000 mm；在斷面頂板布置規(guī)格尺寸為50 mm×50 mm的金屬網(wǎng)格，總長度為6 000 mm，總寬度為1 000 mm。

圖2 2301工作面斷面支護(hù)效果（單位：mm）

2.2 2301工作面開切眼斷面及其支護(hù)

根據(jù)2301工作面回采巷道的布置，將其開切眼斷面設(shè)計(jì)為矩形，矩形的寬度為7.5 m，高度為2.8 m，同樣采用錨桿錨索的聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)開切眼斷面進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)工作面實(shí)際情況，將開切眼斷面分為A、B兩個(gè)區(qū)[3]。其中，A區(qū)斷面的寬度為3.2 m，B區(qū)斷面的寬度設(shè)定為4.3 m，兩個(gè)斷面的高度均為2.8 m。在實(shí)際施工過程中，首先對(duì)A區(qū)開切眼斷面進(jìn)行施工，而后對(duì)B區(qū)開切眼斷面進(jìn)行施工。在對(duì)B區(qū)進(jìn)行施工時(shí)將A區(qū)支護(hù)的幫錨桿取出，并采用摩擦柱“一梁三柱”的雙排柱對(duì)B區(qū)進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)。

3 2301工作面綜采工藝及其參數(shù)的設(shè)計(jì)

2301工作面基于采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架等綜采設(shè)備實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤，具體工藝流程如下：

采用采煤機(jī)完成下行割煤，同時(shí)使液壓支架伸前探梁和護(hù)幫對(duì)工作面的頂板和兩幫進(jìn)行支護(hù)，并調(diào)整采煤機(jī)上下滾筒的位置對(duì)煤壁開展截割工作[4]。

采煤機(jī)上行時(shí)將底煤清理并完成挑頂才走，而后液壓支架收起護(hù)幫板和前探梁移架；同時(shí)刮板輸送機(jī)采用由下向上的順序完成推溜操作，同時(shí)采煤機(jī)針對(duì)頂板的三角煤采用斜切進(jìn)刀的方式進(jìn)行切割。同時(shí)，由于2301工作面的傾角較大，因此在實(shí)際截割過程中應(yīng)對(duì)工作面的采煤機(jī)、液壓支架等采取相應(yīng)的防倒防滑措施。

為保證工作面綜采設(shè)備的利用率，2301工作面采用“三八制”的方式進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)，其中兩班為生產(chǎn)班組，其余一班為檢修班組[5]。

根據(jù)工作面高度配置采煤機(jī)的具體型號(hào)為MG300/730-QWD，該型采煤機(jī)的最大采高為3.8 m，最小采高為1.8 m，采煤機(jī)的截割深度為800 mm，并根據(jù)工作面情況實(shí)現(xiàn)0～7.9～13 m/min的運(yùn)行。對(duì)應(yīng)液壓支架的具體型號(hào)為ZF60000/18/29，根據(jù)工作面長度配置30臺(tái)；對(duì)應(yīng)過渡支架的具體型號(hào)為ZFG6500/20/32，配置5臺(tái)；對(duì)應(yīng)端頭支架的具體型號(hào)為ZFTZ19200/18/32，配置1組。為工作面配置刮板輸送機(jī)型號(hào)為SGZ-830/630。

4 應(yīng)用效果

綜合機(jī)械化采煤工藝在2301工作面應(yīng)用5個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，總計(jì)截割原煤的總量為20萬t，平均每個(gè)月的產(chǎn)品約為4萬t，而且大幅度提升了工作面的安全性，對(duì)提高煤礦生產(chǎn)效果具有重大意義。