瓦斯突出礦井綜采工作面自動截割三角煤技術(shù)的研究

曹偉

摘 要：綜采工作面三角煤開采長期以來使困擾智能化工作面開采的難題。本文以馬蘭礦18509工作面三角煤開采工程背景，通過對三角煤回采工藝進行深入研究，實踐取得良好的效果，通過采用“三八”工作制，順利完成了支架拆除、工作面進刀的工作，破解了三角煤自動采割的難題，有效提高了煤炭的回采率。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;自動截割;三角煤;回采率

0 引言

三角煤是智能化采掘難題，在記憶采煤、自動拉架環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)識別誤差。隨著礦井采掘技術(shù)的不斷進步，在開采地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井時，采用傳統(tǒng)的開采工藝無法充分發(fā)揮智能化開采水平，還造成煤炭流失。為了提高煤炭的回采率，需要對開采方法做出改進。本文針對馬蘭礦18509工作面三角煤開采，通過對其進行了開采工藝的討論，實踐取得良好的效果，大幅提升了三角煤的回采效率，減少了煤炭資源的浪費，體現(xiàn)出顯著的社會與經(jīng)濟效益。

1 礦井概況

馬蘭礦位于古交市區(qū)西南16km位置，設(shè)計年產(chǎn)400萬t，現(xiàn)主要開采2#、8#煤層。馬蘭礦作為煤與瓦斯突出礦井，正在回采18509工作面，該工作面位于井田規(guī)劃的東側(cè)，目前已經(jīng)回采290m，即將完成整個工作面的回采工作，工作面回采過程中共留設(shè)25m的保護煤柱，與運輸大巷形成了一定范圍的三角煤區(qū)域，三角煤區(qū)域長21m，最大寬度達到155m。18509工作面為綜采工作面，采用U型通風(fēng)，工作面絕對瓦斯涌出量為1.5m3/min，工作面頂?shù)装鍘r層特征如表1所示。

3.1 石灰?guī)r呈現(xiàn)深灰色，質(zhì)地堅硬且致密

直接頂 砂質(zhì)泥巖 2.1-2.5

2.3 泥巖呈現(xiàn)深灰色，節(jié)理較為發(fā)育

底板 粉砂巖 2.3-3.1

2.7 粉砂巖呈現(xiàn)灰白色，含有少量泥巖夾層

2 三角煤截割工藝研究

三角煤因為其特殊的形狀導(dǎo)致回采工作較難，一般而言，三角煤的長度小于工作面的長度，在工作面回采過程中需要不斷調(diào)整機械設(shè)備的數(shù)量滿足其長度的變化，此外，三角煤的存在增加了巷道圍巖的變形，不同寬度煤柱的支柱以及加強支護的費用都較高，當采空區(qū)頂板進行垮落時，礦壓明顯，容易導(dǎo)致圍巖變形嚴重，甚至發(fā)生支架的坍塌事故。

三角煤回采的核心是在工作面回采過程中不斷縮減刮板輸送機的節(jié)數(shù)，在原支護的基礎(chǔ)上，工作面推進至一定距離后，縮減刮板輸送機一定數(shù)量的節(jié)數(shù)，使得輸送機尾部形成階梯，最終與工作面綜采線平行，直至工作面封閉。

馬蘭礦18509工作面三角煤回采參數(shù)確定如下：首先需要確定各個參數(shù)之間的位置，如圖1所示，圖中L是端頭支架個數(shù)，一般取值L=4，當L=0時，表示沒有端頭架特殊處理工藝;A是中間架距離機頭或機尾的距離，主要用于確定中間架范圍;N是推溜支架距離機頭或機尾的距離，主要作用是確定推溜開始點;O是推溜支架距離機頭或機尾的距離，主要作用是確定推溜結(jié)束點;P是指人工干預(yù)時，煤機距離機頭或機尾的最小距離，用于確定斜切進刀段開始。

馬蘭礦18509工作面三角煤回采工藝如下：中間段回采工藝如圖2所示，根據(jù)工作面18509實際開采狀況，確定小號支架號為10，大號支架號為140，當中間段進行動作時，煤機前收護幫，收伸縮梁，同時進行噴霧工作，煤機后伸護幫，伸伸縮梁，同時進行噴霧，拉架，推溜等工作，中間段完成后進行掃底煤段，此時需要人工切換工藝段，煤機前收護幫，煤機后伸護幫，隨后進行移架動作，按照從大號向小號方向即A-L的順序依次完成移架動作，移架過程中需要注意掃底煤時，左右兩個滾筒高度需要調(diào)整，前滾筒降低，后滾筒抬起，在進拐彎段過程中所有支架都不動作，當采煤機逐漸向機尾行走時，且實際進刀已完成后，進行人工干預(yù)，切換工藝段從掃底煤段到斜切進刀，按照從大號向小號方向開始進行推溜，逐架間隔推溜，確保間隔時間最少2秒，推溜工作時確保機頭整體直線推出;隨后人工進行切換工藝，從斜切進刀段切到割三角煤段，同理按照從大號向小號方向即A-L的順序進行移架，從N點開始跟機移架到A點停，逐個移架，可以設(shè)置執(zhí)行移架的支架在煤機煤機位置前或煤機位置后，L架范圍內(nèi)移架結(jié)束;人工切換工藝段，從割三角煤段切段到二次掃底煤段，二次掃底煤不推溜，煤機前收護幫，煤機后伸護幫，人工切換工藝段后，在A到L移架范圍內(nèi)的支架開始執(zhí)行移架動作，按照從大號向小號的方向執(zhí)行，煤機走到N架時，機頭L架開始整體推溜，保證機頭整體直線推出（溜子機頭設(shè)備決定），二次掃底煤段回采工藝如圖3所示;人工切換工藝段，從二次掃底煤段到中間段，L+1架開始推到跟機移架重合點，補推溜支架與煤機距離不能小于煤機后推溜距離，N點后向機尾方向支架逐個補移架，補移架支架與煤機距離不能小于煤機后移架距離，二次掃底煤段到中間回采工藝，煤機從機頭向機尾方向前進，開始一個新的循環(huán)。

3 回采效果分析

為了更好的把控三角煤與工作面的位置關(guān)系，需要提前了解工作面的寬度與高度，在采空區(qū)頂板完全垮落的基礎(chǔ)上，再進行拆架工作，根據(jù)18509工作面實際回采情況，確定工作面回采4m后拆除3臺支架，此時為了減少因為支架拆除帶來的漏頂問題，需要在機尾處搭設(shè)菱形鋼網(wǎng)，同時在頂板上出口位置架設(shè)單體液壓支柱，便于支護的回撤。

支架的拆除工作必須有序進行，首先拆除輸送機機尾部分的支架，最后拆除機頭部分的支架，當支架拆除運出后，進行輸送機的拆除，最后斷開刮板槽。整個施工過程中采用“三八”制工作，早班主要負責(zé)支架的拆除工作，中班和夜班負責(zé)工作面的推進，確保每天可以推進6刀。

采用此方法完成了18509工作面三角煤的回采工作，提高了煤炭的回采率，為礦井帶來了直觀的經(jīng)濟效益。經(jīng)過統(tǒng)計，此次三角煤回采共回采15689t煤，每噸煤按照450元計算，共增加了706萬元經(jīng)濟效益，如果按照此方法繼續(xù)開采其他工作面，經(jīng)濟效益可觀。通過此次三角煤回采工作，完善了礦井煤炭開采工藝，不僅為工作面的接替提供了時間，也為高效回采提供了新的方法。

4 結(jié)論

針對智能化工作面三角煤開采難題，馬蘭礦以18509工作面三角煤為研究背景，在三角煤開采工藝的基礎(chǔ)上實現(xiàn)三角煤的回采，該回采工藝簡單、可行，實踐取得良好效果，有效提升礦井的回采效率，體現(xiàn)出顯著的社會與經(jīng)濟效益。

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