同發(fā)東周窯綜采工作面提高單刀產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)

趙繼虎， 趙 杰

（大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司， 山西 大同 037101）

引言

大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司是一座設(shè)計達(dá)1 000 萬t/年的大型現(xiàn)代化礦井。礦井綜采工作面“三機(jī)一架”主要配套德國艾柯夫采煤機(jī)，卡特彼勒或山煤機(jī)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及自移皮帶機(jī)尾，液壓支架選用鄭煤機(jī)ZF13000 架型放頂煤支架。礦井主采煤層C5 號、C8 號和山4 號層，主采采區(qū)為一采區(qū)、二采區(qū)和四采區(qū)。礦井按照采掘生產(chǎn)銜接，有2 個綜采隊分別在一、二、四3 個采區(qū)交替銜接生產(chǎn)。按照集團(tuán)公司“開掘工作面單進(jìn)上尺數(shù)，回采工作面單刀上產(chǎn)量”的要求，在工作面現(xiàn)有配套設(shè)備的基礎(chǔ)上，2 個綜采隊分別在C5 號層8103、山4 號層8402 工作面合理確定采煤工藝，減少上、下端頭及初采、末采煤炭損失，提高了工作面回采率及頂煤回收率。同時應(yīng)用改造泵站供液系統(tǒng)、加大采煤機(jī)滾筒截深、提高煤機(jī)牽引速度等關(guān)鍵機(jī)電革新改造技術(shù)，有力提升了工作面設(shè)備開機(jī)率，極大提高了工作面單刀產(chǎn)量及生產(chǎn)效率，為礦井安全高效生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐和技術(shù)保障。

1 工作面機(jī)電裝備

同發(fā)東周窯按照現(xiàn)代化礦井設(shè)計：兩個綜采工作面均采用單一走向長壁后退式放頂煤綜合機(jī)械化采煤法和自然跨落法管理采空區(qū)頂板，工作面配套進(jìn)口和國產(chǎn)自動化、智能化，大功率、大容量成套裝備，為工作面提高單刀產(chǎn)量，實現(xiàn)礦井高產(chǎn)能高效率生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)[1]，具體裝備參數(shù)見表1。

表1 成套裝備參數(shù)

2 提高單刀產(chǎn)量關(guān)鍵技術(shù)

2.1 優(yōu)化設(shè)備配套

2.1.1 實現(xiàn)兩端頭安全出口暢通

原工作面割煤時，上端頭行人需跨越前運(yùn)輸機(jī)，存在安全隱患，且嚴(yán)重制約生產(chǎn)。為確保安全，改變行人時被迫停機(jī)現(xiàn)狀。在原工作面“三機(jī)”配套設(shè)備的基礎(chǔ)上，將端頭支架中心線向頭巷非煤幫側(cè)偏移500 mm，轉(zhuǎn)載機(jī)拱橋段中心線與機(jī)頭中心線偏移1.6°～2°，將自移皮帶機(jī)尾與皮帶運(yùn)輸機(jī)布置在煤幫側(cè)。同時將7 架過渡支架反四連桿機(jī)構(gòu)改造為正四連桿，端頭支架中部與第1 架過渡支架中心線處設(shè)計跨越轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽行人過橋。且工作面掘進(jìn)期間，傾向長由原設(shè)計230 m 增加到230.5 m。通過一系列配套設(shè)計改進(jìn)，工作面上、下端頭出口暢通，消除了安全隱患，提高了設(shè)備開機(jī)率，增加了單刀產(chǎn)量，確保了工作面安全高效生產(chǎn)。

2.1.2 提高煤機(jī)牽引速度

工作面配套德國艾柯夫SL-500 型采煤機(jī)。采煤機(jī)在正常割煤情況下，原配套設(shè)計牽引速度為3.5～4 m/min。為提高單刀產(chǎn)量，在滿足采煤機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行工況等各項技術(shù)性能指標(biāo)的前提下，率先將采煤機(jī)牽引速度提升到4～5 m/min。采煤機(jī)割煤速度的加快，有效縮短了工作面割煤循環(huán)時間，割煤循環(huán)時間縮短了16%～18%，有效提升了工作面單刀產(chǎn)量。

2.1.3 加大煤機(jī)滾筒截深

原設(shè)計配套的采煤機(jī)截割滾筒截深為800 mm，為提高單刀產(chǎn)量，在不對原配套設(shè)備做大幅改造的情況下，將煤機(jī)截割滾筒的截深由800 mm 增大到900 mm，對過渡支架推移機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)改造，即將原過渡支架850 mm 推移行程增大到950 mm，及時保證有效推移行程達(dá)到900 mm[2]，以確保機(jī)組割煤步距與支架推移步距協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為實現(xiàn)快速移架奠定基礎(chǔ)。

2.1.4 改造泵站供液系統(tǒng)

原工作面布置4 泵2 箱2 進(jìn)2 回供液系統(tǒng)，工作面割煤、推溜、移架過程中，泵站工作為2 用2 備或3 用1 備。但隨著煤機(jī)牽引速度的提升，移架速度加快，泵站流量明顯不足，工作面4 臺泵全部開啟。為增加支架追機(jī)速度，克服中部支架壓力不足問題。在原2 進(jìn)2 回供液系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加1 趟供液管路和1 趟回液管路，改造為3 進(jìn)3 回供液系統(tǒng)。在工作面中部第60 號～70 號支架處，從2 個液箱的進(jìn)液管處各增加1 個三通和截止閥，并串聯(lián)接到新鋪設(shè)的供液管路上，實現(xiàn)了分段供液，及時補(bǔ)充了中部支架流量，滿足了液壓支架初撐力及其快速移架的要求，保障了工作面單刀產(chǎn)量的提升[2]。

2.1.5 增加中部支架頂梁預(yù)破頂板能力

改造工作面中部液壓支架頂梁。在液壓支架頂梁（與頂板的接觸面）堆焊高強(qiáng)度耐磨鋼材料，支架移架過程中高強(qiáng)度鋼材“頂破”、“劃破”堅硬頂板，增強(qiáng)支架破碎頂板的能力。特別是石炭系堅硬頂板，改造支架頂梁預(yù)破頂板技術(shù)后，加快了放煤時間，加大了放煤量，提升了單進(jìn)水平。

2.2 優(yōu)化開采設(shè)計

2.2.1 減少初采、末采煤炭損失

工作面初采時，放煤距離由原30 m 縮短至20 m，20 m 后初放頂煤，采用兩刀一放多輪間隔折返放煤方式，等工作面頂板初次來壓后，按一刀一放多輪間隔折返放煤的正規(guī)循環(huán)進(jìn)行作業(yè)，循環(huán)進(jìn)度、放煤步距由原800 mm 提高到900 mm；末采時，放煤距離由原40 m 縮短至30 m，距停采線30 m 只割煤不放煤，有效回收工作面初、末采煤炭資源[3]。

2.2.2 增加上、下端頭放煤量

工作面設(shè)計傾向長230.5 m，布置135 架液壓支架，其中過渡支架7 架。為提高單刀產(chǎn)量，將7 部過渡支架尾梁擋矸簾進(jìn)行改造，在放煤工序中，嚴(yán)格執(zhí)行“見矸關(guān)門”放煤工藝，增加過渡支架放煤量，減少上、下端頭煤炭損失。

2.2.3 合理確定放煤工藝

隨著采煤機(jī)截深及牽引速度的提升，工作面原配備“1 走1 放1 收”（1 個走架工、1 個放煤工、1 個收護(hù)幫板工）數(shù)量滿足不了生產(chǎn)需求。為提高單刀產(chǎn)量，實現(xiàn)快速移架，支架操作工數(shù)量增加到“3 走2放1 收”。放煤時采用多輪間隔放煤。放煤工前后分成2 組，相距5 架支架（8.75 m）。每組一人，1 組放單號（5 號、7 號、9 號……）支架頂煤，放煤量為1/3，1組放雙號（6 號、8 號、10 號……）支架頂煤，放煤量為1/3，重復(fù)多次，將頂煤放凈，最后“見矸關(guān)門”，確保煤炭回收率。

3 提高單刀產(chǎn)量的生產(chǎn)實踐

3.1.1 C5 號層8103 工作面實踐應(yīng)用

C5 號層8103 工作面設(shè)計走向長1 030 m，可采850 m，傾向長230.5 m，煤層厚度平均6.49 m，采高3.2 m，放煤厚度為3.29 m，采放比約1∶0.97，開采儲量217 萬t。2018 年11 月13 日開采，2019 年4 月9 日停采，生產(chǎn)期147 d。工作面優(yōu)化開采設(shè)計，應(yīng)用改造泵站供液系統(tǒng)、加大采煤機(jī)滾筒截深、提高煤機(jī)牽引速度等革新技術(shù)后，單進(jìn)產(chǎn)量增加約14.1%，日平均產(chǎn)量增加約13.3%，月累計生產(chǎn)原煤230 萬t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

3.1.2 山4 號層8402 工作面實踐應(yīng)用

山4 號層8402 工作面設(shè)計走向長1 230 m，可采1 000 m，傾向長230.5 m，煤層厚度平均5.98 m，采高3.2 m，放煤厚度為2.28 m，采放比約1∶1.4，開采儲量196 萬t。2019 年1 月10 日開采，2019 年5月21 日停采，生產(chǎn)期121 d。在C5 號層8103 工作面應(yīng)用提高單產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，山4 號層8402工作面又實現(xiàn)了頭、尾兩端頭安全出口暢通，并應(yīng)用改造過渡支架四連桿機(jī)構(gòu)及尾梁擋矸簾，增加中部支架頂梁預(yù)破頂板能力等革新技術(shù)，有力提高了單刀產(chǎn)量，單產(chǎn)由原1.3～1.4 萬t/d 提高到1.6～1.7萬t/d，月累計生產(chǎn)原煤首次突破60 萬4 t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

4 結(jié)語

同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司綜采工作面，在原有工作面配套設(shè)備數(shù)量不變的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用加大采煤機(jī)滾筒截深、提高煤機(jī)牽引速度、改造液壓支架頂梁、增加乳化液泵站供回液系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，有力提高了工作面單刀產(chǎn)量，實現(xiàn)了礦井安全高產(chǎn)能高效率生產(chǎn)，值得千萬噸礦井互相借鑒。