現(xiàn)代化采礦工藝在提升綜采產(chǎn)量中的應(yīng)用探析

范寶亮

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺(tái)頭前灣煤業(yè)有限公司， 山西 鄉(xiāng)寧 042100）

煤炭作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性能源資源，對(duì)推進(jìn)科技和社會(huì)的發(fā)展具有十分重要的作用。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和人力成本的不斷提升，各煤炭生產(chǎn)企業(yè)不斷的采用新的工藝技術(shù)方案和設(shè)備來提升綜采作業(yè)的自動(dòng)化水平和綜采效率，特別是以采煤機(jī)為代表的大型自動(dòng)綜采作業(yè)設(shè)備的不斷投入使用，井下的綜采作業(yè)效率飛速提高，單礦的年產(chǎn)量甚至達(dá)到了1 200 萬t/a，基本達(dá)到了目前機(jī)械化綜采水平的上限[1]。為進(jìn)一步提升井下綜采作業(yè)效率，提升煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，本文在對(duì)影響井下綜采作業(yè)效率的因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出了新的煤礦井下綜采工藝，根據(jù)分析表明采用新的綜采作業(yè)工序后，煤炭生產(chǎn)效率可提升45%以上。

1 煤礦井下綜采效率提升影響因素分析

經(jīng)過對(duì)井下綜采作業(yè)過程中影響煤炭產(chǎn)量因素的分析，綜采作業(yè)過程中煤炭的產(chǎn)量可表示為[2]：

式中：Q為煤炭產(chǎn)量，t/d；l為綜采面長(zhǎng)度，m；B為截割滾筒截齒的截深，m；M為綜采面的煤層的平均厚度，m；γ 為煤層內(nèi)煤炭的容重，kN/m3；K為綜采面煤炭的出采率；n為采煤機(jī)的每天進(jìn)刀的數(shù)量。

由式（1）可知，在綜采作業(yè)過程中，煤炭的日產(chǎn)量取決于多種因素，因煤層平均厚度、采煤機(jī)的截深、煤炭的容重、煤炭的出采率均為定值，無法調(diào)整，因此只能從拓展綜采面的長(zhǎng)度和采煤機(jī)每天的進(jìn)刀數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面研究提升煤礦井下綜采效率的途徑。由于提升采煤機(jī)的每天的進(jìn)刀數(shù)量主要取決于采煤機(jī)煤炭的截割轉(zhuǎn)速，目前采煤機(jī)綜采作業(yè)過程中的最大截割速度已經(jīng)達(dá)到10 m/min，已經(jīng)無法進(jìn)一步提升綜采作業(yè)的速度，因此在對(duì)各影響因素進(jìn)行充

分分析的基礎(chǔ)上，提出了采用對(duì)拉工作面布置回采和綜采面雙機(jī)回采的技術(shù)方案。

2 對(duì)拉工作面布置回采工藝

煤礦井下綜采面的對(duì)拉工作面布置回采工藝，實(shí)質(zhì)上是將并行的三組綜采巷道，設(shè)置成兩個(gè)回采工作面，將這兩個(gè)回采工作面共用一個(gè)運(yùn)輸巷，同時(shí)在綜采作業(yè)過程中使兩個(gè)綜采面的綜采進(jìn)度保持一定的間隔，綜采時(shí)兩個(gè)綜采面保持相同的綜采進(jìn)度。煤礦井下對(duì)拉工作面布置回采結(jié)構(gòu)如圖1 所示[3]。

圖1 煤礦井下對(duì)拉工作面布置回采結(jié)構(gòu)示意圖

由于對(duì)拉工作面的井下巷道圍巖活動(dòng)范圍大、承壓范圍廣，因此在綜采作業(yè)過程中極易出現(xiàn)冒頂和坍塌事故，對(duì)井下的支護(hù)作業(yè)和防止冒頂?shù)姆雷o(hù)提出了更高的要求。因此針對(duì)對(duì)拉工作面的特殊情況，采用二級(jí)護(hù)幫液壓支架，采煤機(jī)截割作業(yè)后第一時(shí)間進(jìn)行移架并打開護(hù)幫板，同時(shí)需要將第一級(jí)的護(hù)幫板向上折起，進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，降低端面的距離，將二級(jí)護(hù)幫板支撐到側(cè)邊的煤壁上，直到采煤機(jī)通過后再進(jìn)行收起。

該綜采工藝主要適合于煤層傾角較小、煤層賦存條件較為穩(wěn)定的區(qū)域，而且要求在運(yùn)輸巷內(nèi)所配備的各類轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的運(yùn)量能夠滿足兩個(gè)綜采面同時(shí)回采作業(yè)的需求，以典型的6 m 采高工作面為對(duì)象，假設(shè)采煤機(jī)的截割深度為800 mm，每年按照330 d 的工作日、工作面的煤炭的出材率為95%來計(jì)算，采用對(duì)拉工作面布置，日進(jìn)刀量最多為16，煤炭的容重為13.5 kg/m3，因此年最大產(chǎn)量為1 950 萬t，比優(yōu)化前提升62.5%，能夠顯著提升井下綜采作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。

3 綜采面雙機(jī)回采工藝

目前我國(guó)煤礦井下綜采作業(yè)過程中大采高綜采面的綜采長(zhǎng)度為360 m，最長(zhǎng)的傾斜綜采面的長(zhǎng)度約為440 m 左右，過短的綜采面導(dǎo)致在綜采作業(yè)過程中需要頻繁的設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)、降低綜采面的綜采效率，因此為了提升井下回采效率，可采用雙機(jī)回采工藝，提升相同時(shí)間內(nèi)的割煤量。在采用雙機(jī)回采工藝過程中，2 臺(tái)采煤機(jī)的雙向和半截深割煤存在中部進(jìn)刀時(shí)割三角煤的問題，不但影響綜采作業(yè)時(shí)的出采率而且而且容易導(dǎo)致中部槽的折斷，影響綜采作業(yè)的安全性。

為了避免雙機(jī)回采的不足，提出了單向截割綜采技術(shù)，其工藝流程為采煤機(jī)M1首先進(jìn)行浮煤的清掃作業(yè)，然后進(jìn)行拉架、推動(dòng)刮板輸送機(jī)運(yùn)行，反向割煤作業(yè)。然后采煤機(jī)M2則開始進(jìn)行割煤、反向清理浮煤、推移刮板輸送機(jī)等，采煤機(jī)雙機(jī)回采單向截割綜采技術(shù)流程如圖2 所示[4]。

雙機(jī)回采單向截割綜采技術(shù)雖然綜采效率較高，但也存在著供水、供電及電液控制系統(tǒng)復(fù)雜的問題，但通過對(duì)井下作業(yè)面的優(yōu)化，完全能夠克服。同樣以典型的6 m 采高工作面為對(duì)象，假設(shè)采煤機(jī)的截割深度為800 mm，每年按照330 d 的工作日、工作面的煤炭的出材率為95%來計(jì)算，采用對(duì)拉工作面布置，日進(jìn)刀量最多為16，煤炭的容重為13.5 kg/m3，因此年最大產(chǎn)量為1 740 萬t，比優(yōu)化前提升45%。綜合評(píng)估該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

圖2 采煤機(jī)雙機(jī)回采單向截割綜采技術(shù)工藝流程

4 結(jié)論

針對(duì)煤礦井下綜采作業(yè)過程中綜采效率無法進(jìn)一步提高的現(xiàn)狀，本文在對(duì)影響井下綜采作業(yè)效率的因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出了采用對(duì)拉工作面布置回采和綜采面雙機(jī)回采的技術(shù)方案。

1）對(duì)拉工作面布置回采工藝，實(shí)質(zhì)上是將并行的三組綜采巷道，設(shè)置成兩個(gè)回采工作面，將這兩個(gè)回采工作面共用一個(gè)運(yùn)輸巷，綜采作業(yè)效率能提升62.5%以上。

2）采煤機(jī)雙機(jī)回采單向截割綜采技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單，綜采效率可比目前提升45%以上，能夠極大的提升煤礦井下的綜采作業(yè)效率。