大采高工作面回采關(guān)鍵技術(shù)研究

張紅賓

摘要：為能有效解決到當(dāng)前厚煤層安全高效開采的問題，文章以神東礦大采高工作面為這次的研究對象，通過了裝備及技術(shù)的公關(guān)，實(shí)現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)，逐漸形成了一套完整的厚煤層一次采全高新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：大采高;厚煤層;安全高效生產(chǎn);一次采全高

1、前言

厚煤層的一次采高綜采技術(shù)一直都是當(dāng)前世界生產(chǎn)技術(shù)主要競爭的區(qū)域，在厚煤層條件下能夠?qū)崿F(xiàn)到安全高效的開采，對我國煤炭工業(yè)的發(fā)展有著十分重要的影響，通過各方面的不斷創(chuàng)新使得綜采技術(shù)在厚煤層開采方面有著巨大的發(fā)

2、大采高工作面重型設(shè)備配套技術(shù)

綜采工作面設(shè)備主要有液壓支架、采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)及綜采工作面供電、供液設(shè)備等，這些設(shè)備的正確選型及合理配套是充分發(fā)揮設(shè)備生產(chǎn)性能，達(dá)到安全高效的前提、設(shè)備選型著重考慮設(shè)備的生產(chǎn)能力、主要技術(shù)指標(biāo)、適應(yīng)性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、配套性等因素。為了實(shí)現(xiàn)綜采工作面最大生產(chǎn)能力和安全生產(chǎn)，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架之間在性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、綜采工作面空間尺寸以及相互連接部分的形式、強(qiáng)度和尺寸等方面，必須互相匹配協(xié)調(diào)，保證適用。在沒有現(xiàn)成可借鑒經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過科學(xué)、可靠的論證，最終形成了如下的配套方案，全部設(shè)備總功率高達(dá)13009.4kW。

2.1? 、大功率采煤機(jī)

選用JOY07LS08型采煤機(jī)，滾筒直徑4.5llq，單個(gè)質(zhì)量達(dá)16t，是目前世界上直徑最大的采煤機(jī)滾筒，采煤機(jī)裝機(jī)總功率達(dá)到2925kW，每刀煤生產(chǎn)原煤2864t，每日按20刀煤組織生產(chǎn)，每日生產(chǎn)原煤57271t。

2.2? 、超大采高液壓支架

選用雙柱掩護(hù)式液壓支架，其中綜采工作面中部架選用ZY21000/36.5/80D型支架，共149臺(tái);端頭架選用ZYTl8000/28/55D型支架，共6臺(tái);短過渡架選ZYG21000/36.5/80D型支架，共2臺(tái);長過渡架選ZYG21000/36.5/80DA、B型支架，共2臺(tái)，初撐力為15443kN（35MPa），工作阻力達(dá)到21000kN，支護(hù)強(qiáng)度1.67MPa，安全閥卸載壓力47.6MPa，支護(hù)高度3.65～8.0ITI，配套長短過渡支架實(shí)現(xiàn)兩級(jí)垂直過渡，可實(shí)現(xiàn)遙控器無線操作功能，現(xiàn)場實(shí)踐效果顯著，提高了支架對頂板適應(yīng)性。

2.3? 、刮板輸送機(jī)

采用SGZ1400/4800型刮板輸送機(jī)，運(yùn)輸能力為6000t/h，總功率4800kW，智能化水平提升，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速功能，此外刮板鏈的張緊方式除傳統(tǒng)的機(jī)械張緊裝置外，還增加了伸縮機(jī)尾的液壓自動(dòng)張緊裝置。

2.4? 、乳化液泵站

采用BRW630/37.5（BRW200/45）泵站組合，8泵3箱式配置，功率2994kW，采用超大流量、超高壓雙回路供液，實(shí)現(xiàn)壓力控制數(shù)字化調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程起停、自動(dòng)注油等自動(dòng)化功能。

2.5? 、帶式輸送機(jī)

運(yùn)輸巷帶式輸送機(jī)帶寬1.61TI，帶速4.0m/s，帶長為3200in，功率為4x500kW。采用先進(jìn)的大功率變頻軟啟動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)張緊技術(shù)、高速耐磨托輥、快速自移尾等先進(jìn)技術(shù)提高設(shè)備的開機(jī)率。

3、8m大采高綜采工作面圍巖控制技術(shù)

3.1? 、巷道支護(hù)技術(shù)

3.1.1????? 、巷道正常支護(hù)技術(shù)

綜采工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷頂板均采用“錨桿+ 錨索+ 冷拔絲網(wǎng)片”聯(lián)合支護(hù)，螺紋鋼錨桿型號(hào)為18mmxl800腳瑚，排距1.0腳，巷道支護(hù)斷面;采用017.8m～6150mm錨索，排距3.01TI。運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷正幫采用玻璃鋼錨桿加塑料網(wǎng)片的支護(hù)方式，錨桿為每排4顆矩形布置，排距為1.0m;副幫上部采用圓鋼錨桿加冷拔絲網(wǎng)片的支護(hù)方式，下部采用圓鋼錨桿加鉛絲網(wǎng)片的支護(hù)方式，錨桿支護(hù)參數(shù)同正幫相同。

3.1.2????? 、工作面超前支護(hù)技術(shù)

超前支護(hù)采用新型ZQL2×22500/25/50D型巷道支架+ZY2000/25/50D型液壓支架聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度為1.08MPa，提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度，礦壓顯現(xiàn)不明顯，底鼓幫鼓得到控制，兩幫超前51TI范圍內(nèi)發(fā)生輕微幫鼓，幫鼓0.2m左右，有效維護(hù)二次采動(dòng)影響下巷道頂板穩(wěn)定性。

3.1.3????? 、二次采動(dòng)巷道支護(hù)技術(shù)

為降低受二次采動(dòng)巷道礦壓顯現(xiàn)所導(dǎo)致的破壞程度，對巷道頂幫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，頂板采用內(nèi)嵌式平板托盤配套直徑28.6mm×8150mlTl錨索支護(hù)，平板托盤鎖具鑲嵌在頂板內(nèi)，不易被支架擠壓破壞而失效，大直徑錨索公稱強(qiáng)度達(dá)1670MPa，破斷負(fù)荷890kN，提高頂板支護(hù)強(qiáng)度;正幫煤壁側(cè)采用直徑32ram～2100mm玻璃鋼錨桿直徑21.8mmX51501TIITI錨索加固支護(hù)，打設(shè)2排，錨索間距2.0131，維護(hù)煤幫穩(wěn)定性，減緩幫鼓程度，頂板無明顯下沉，較補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)前效果明顯很多，幫鼓受影響范圍及程度變小，有效抑制超前垮幫，達(dá)到頂幫管控的目標(biāo)。

3.2? 、高壓水致裂初次放頂技術(shù)

工作面初采期間頂板大面積懸頂易引發(fā)颶風(fēng)事故，常規(guī)做法是采用深孔預(yù)裂爆破技術(shù)對綜采工作面上覆頂板進(jìn)行強(qiáng)制放頂，存在著裝藥困難、安全隱患大、工藝復(fù)雜、污染井下空氣等諸多弊端。通過采用水力壓裂技術(shù)進(jìn)行頂板預(yù)裂代替深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，以達(dá)到弱化工作面頂板巖層，避免發(fā)生頂板大面積懸頂引發(fā)颶風(fēng)事故。現(xiàn)場分為2次施工，分為安裝前和安裝后，首先，沿開切眼正幫及巷道正幫垂直布置高位壓裂鉆孔（共35個(gè)），8m大采高綜采工作面回采技術(shù)綜采工作面采用雙滾筒采煤機(jī)割煤和裝煤，液壓支架支護(hù)，刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，端部斜切進(jìn)刀，進(jìn)刀方式：斜切人煤壁一推移刮板輸送機(jī)一割三角煤一拉架一返空刀一推移刮板輸送機(jī)，進(jìn)刀距離73m，截深0.865m。雙向割煤往返一次割兩刀，機(jī)頭和機(jī)尾頂板采用垂直過渡進(jìn)行割煤和支護(hù)，全部垮落法處理采空區(qū)等一系列生產(chǎn)工序來完成回采工作。從開切眼到基本頂初次來壓前，采高控制在6.5—7.0m以內(nèi)，末采期間采高控制在6.5～7.0m，其他期間保持正常采高。機(jī)頭和機(jī)尾頂板采用垂直方式過渡。采煤機(jī)至機(jī)頭機(jī)尾時(shí)利用4架距離將采高由8.0ITI過渡至7.2ID-，再由7.2m過渡至6.8m，然后在機(jī)頭機(jī)尾過渡架處將采高由6.8in垂直過渡至回采巷道高度后與回采巷道割透。較弧形平緩過渡方式每刀多回采123.8t，每日多回采1982.24t，每月多回采5.95萬t。

4、8m大采高工作面信息化及環(huán)保技術(shù)

4.1? 、支架狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測

為解決動(dòng)態(tài)監(jiān)測支架狀態(tài)及排查支架電控故障，該綜采工作面支架配套安裝的各類傳感器實(shí)現(xiàn)支架頂梁和掩護(hù)梁角度測量、人員精確定位、多彩色光線報(bào)警、支架高度自動(dòng)檢測、護(hù)幫板狀態(tài)監(jiān)測等功能，監(jiān)測系統(tǒng)具有自檢功能，每10s自動(dòng)檢測1次各類傳感器是否正常，主控臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測支架狀態(tài)參數(shù)，保證設(shè)備正常運(yùn)行及人員安全。

4.2? 、壓力數(shù)據(jù)采集

為解決人工手動(dòng)采集支架壓力數(shù)據(jù)，該綜采工作面采用德國EEP支架阻力在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，對支架立柱壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并上傳分析，同時(shí)采集到支架狀態(tài)和姿態(tài)，通過一系列的數(shù)據(jù)分析，得出來壓情況及支架調(diào)整情況等，以此來指導(dǎo)綜采工作面安全高效生產(chǎn)。

4.3? 、設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測

為解決關(guān)鍵崗位實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及崗位合一的問題，該綜采工作面安裝視頻監(jiān)視器配合設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測，機(jī)頭人員崗位和馬蒂爾司機(jī)崗位合二為一，通過視頻監(jiān)控煤流量情況，通過設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測掌握設(shè)備運(yùn)行過程中各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)是否正常，從而實(shí)現(xiàn)煤流量控制及設(shè)備故障原因分析的功能。

5、結(jié)束語

采高的增大是綜采工作面高產(chǎn)高效開采的重要基礎(chǔ)，而其的每一次增加都是綜采工作面設(shè)備配套和回采技術(shù)的革命，同時(shí)也是我們國家開采裝備制造水平提升的重要表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]戚旭鵬.復(fù)雜地形淺埋超大采高工作面礦壓分布規(guī)律及控制技術(shù)[D].2020.