薄煤層智能化工作面工程質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)化管理

王浩宇，陳喜柱，王福海

（國(guó)家能源集團(tuán)公司神東煤炭公司榆家梁煤礦，陜西 榆林719316）

薄煤層智能化工作面很好地解決了薄煤層開(kāi)采勞動(dòng)強(qiáng)度大、煤炭發(fā)熱量無(wú)法保證、安全風(fēng)險(xiǎn)較高等問(wèn)題，是薄煤層常規(guī)化開(kāi)采有效途徑。但目前該項(xiàng)技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，如何常態(tài)化使用還需摸索。國(guó)家能源集團(tuán)公司神東煤炭公司榆家梁煤礦43101 薄煤層工作面作為全國(guó)首批智能化開(kāi)采工作面，目前處于該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。該智能化工作面從技術(shù)應(yīng)用、設(shè)備配型、生產(chǎn)接續(xù)等方面都已進(jìn)入全面實(shí)踐階段，具有較為完備的管理模式和組織安排。通過(guò)實(shí)際摸索，已總結(jié)出一套工程質(zhì)量管理的辦法，實(shí)際效果顯著。

1 薄煤層智能化工作面采煤工程質(zhì)量管理

1.1 薄煤層智能化采煤工程質(zhì)量管理基本原則

由于薄煤層智能化工作面具有采高低、煤層薄、起伏影響大等特點(diǎn)，因此在薄煤層智能化工程質(zhì)量管理中有一定特殊性，具體如下。

采用沿頂割底的方式進(jìn)行回采。由于采煤機(jī)高度及支架高度限制，如果完全按照煤層高度（1.0～1.6 m）進(jìn)行開(kāi)采的話，會(huì)出現(xiàn)采煤設(shè)備推進(jìn)困難、支架易壓死、工作面作業(yè)人員通行難度大等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)43101 工作面煤機(jī)機(jī)身高度、檢修工作正常開(kāi)展和煤質(zhì)管控等方面的綜合考量，當(dāng)工作面平均采高為1.5～1.55 m 時(shí)為工作面狀態(tài)的最優(yōu)值，工作面平均割矸量為200 mm。

生產(chǎn)過(guò)程中不留頂煤。出于對(duì)煤質(zhì)發(fā)熱量、頂板平整、采空區(qū)自燃等情況的考慮，改變以往沿底沿頂或沿底割頂?shù)牟擅悍绞?，除特殊情況外（包括偽頂較厚或直接頂不穩(wěn)定等），直接采取沿頂割底開(kāi)采工藝，效果明顯。

前滾筒割底煤，后滾筒割頂煤，滾筒反轉(zhuǎn)。由于薄煤層智能化設(shè)備尺寸小，設(shè)備質(zhì)量較輕。煤機(jī)在高速、工作面大傾角的情況下，會(huì)出現(xiàn)上下頻繁震動(dòng)、臥刀無(wú)力、底板包坑不平等問(wèn)題。通過(guò)在工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)煤機(jī)采用前滾筒割底刀后滾筒割頂?shù)?，滾筒反轉(zhuǎn)的方式生產(chǎn)時(shí)，煤機(jī)震動(dòng)明顯減輕，工程質(zhì)量改善明顯。當(dāng)前滾割底后，遺留煤層起對(duì)滾筒豎直方向施加一個(gè)垂直頂?shù)装逑蛳碌牧?，抵消了大部分因震?dòng)產(chǎn)生的向上力，使煤機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中受力平衡；同時(shí)滾筒反轉(zhuǎn)，卸煤點(diǎn)在煤機(jī)內(nèi)側(cè)，有效減少了切割煤塊甩出產(chǎn)生的切應(yīng)力，減少了影響煤機(jī)穩(wěn)定的外力作用。

1.2 特殊情況下工程質(zhì)量管理辦法

由于地下煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，在不同地質(zhì)構(gòu)造下工程質(zhì)量管理所采用的割煤方法也不盡相同。針對(duì)薄煤層智能化工作面常見(jiàn)的幾種特殊作出具體說(shuō)明，具體如下。

1.2.1 向斜構(gòu)造

作業(yè)人員主要從工作面采高、割矸量?jī)煞矫婵紤]作業(yè)方法。一般情況下，工作面在正常推進(jìn)過(guò)程中遇到向斜構(gòu)造時(shí)，會(huì)造成工作面采高增大、頂板割矸等情況。根據(jù)薄煤層智能化工作面采高要求，采高上下偏差量不應(yīng)超過(guò)±50 mm，結(jié)合43101 工作面特有的沿頂割底原則，盡量沿頂板割煤，在保證頂板平整的前提下適度抬底刀；如向斜曲度過(guò)大，可先在頂部適當(dāng)割矸，先保證頂板平整，在后在向前推進(jìn)兩三刀之后抬底刀調(diào)整采高，如圖1 所示。

圖1 向斜構(gòu)造煤機(jī)作業(yè)方式

1.2.2 背斜構(gòu)造

與向斜構(gòu)造相反，正常推進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)背斜構(gòu)造往往會(huì)造成工作面采高突減、底板割矸量增大等。處理的一般方法為沿頂割底，底部適當(dāng)臥刀；如背斜曲度過(guò)大，可適度留少量頂煤保證頂板平整，而后在向前推進(jìn)兩三刀之后臥底刀調(diào)整采高，如圖2 所示。

圖2 背斜構(gòu)造煤機(jī)作業(yè)方式

1.2.3 爬或下陡坡

當(dāng)工作面出現(xiàn)爬陡坡或下陡坡時(shí)，首要原則是從低到高或從高到低過(guò)渡要平緩。要求煤機(jī)在調(diào)整過(guò)程中要逐步抬臥刀，切勿追求快速抬臥到位。由于智能化割煤跟機(jī)攝像頭與實(shí)際誤差，平緩過(guò)渡陡坡段難度較大，一般在可控范圍內(nèi)適當(dāng)放寬該段采高要求，保持在規(guī)定采高上限值范圍內(nèi)即可，如圖3 所示。

圖3 爬坡時(shí)煤機(jī)作業(yè)方式

2 工作面及端頭支護(hù)

2.1 工作面液壓支架管理

由于工作面起伏、構(gòu)造及抬臥刀等原因，底板無(wú)法始終保持平整，支架也就不能始終保持平直。為了解決這一問(wèn)題，43101 工作面引進(jìn)澳大利亞LASC 自動(dòng)調(diào)直技術(shù)，即在兩端頭支架、工作面掃描小車(chē)上分別安裝有LASC 采集設(shè)備，通過(guò)三個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)收集對(duì)工作支架位置情況繪制曲線，選取其中的彎曲點(diǎn)，通過(guò)自動(dòng)控制或遠(yuǎn)程控制支架等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)工作面支架的平直。

2.2 工作面兩端頭支護(hù)管理

薄煤層智能化工作面在端頭支架管理上還有一些特殊要求，具體如下。

為了保證煤質(zhì)、減少設(shè)備磨損、保證順槽1.8 m[2]通行高度等要求，薄煤層智能化工作面兩順槽與工作面間一般留有一個(gè)臺(tái)階。

以43101 智能化工作面為例，順槽平均高度為2.4 m，工作面平均高度為1.5～1.55 m，二者間留有一個(gè)830 mm 的高臺(tái)，綜采設(shè)備在高臺(tái)上運(yùn)行。但由于過(guò)渡架在臺(tái)階邊緣沿工作面垂直方向平移，當(dāng)支架不正或溜槽竄動(dòng)時(shí)，容易導(dǎo)致擠架、咬架、倒架等現(xiàn)象發(fā)生，因此需在過(guò)渡架與工作面相鄰架間設(shè)置一根防倒油缸，以保證過(guò)渡支架正常作業(yè)。

端頭架容易出現(xiàn)不接頂情況。由于薄煤層工作面支架配型尚屬首次，在43101 工作面推進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)巷道出現(xiàn)特殊情況，如高度變化、過(guò)薄基巖區(qū)等，極易出現(xiàn)支架頂梁不接頂、推拉桿無(wú)法推出的情況。針對(duì)這種問(wèn)題，常規(guī)采用的方法為在頂梁與頂板之間加墊道木，但這類(lèi)做法危險(xiǎn)性較高，容易發(fā)生安全事故。43101 工作面現(xiàn)在的做法為在端頭架后加裝一根單體，通過(guò)給單體通液卸液，給予端頭架推溜時(shí)的后靠力，從而保證推拉桿正常行程。

對(duì)煤機(jī)兩端頭斜切進(jìn)刀時(shí)人員站位要求不同。因?yàn)楣ぷ髅嬷Ъ芨叨容^低，大柱后無(wú)通行空間，工作面巡檢和維修人員只能在大腳前彎腰前行，尤其在兩端頭，為了確認(rèn)工作面頂板與順槽頂板割平，巡檢人員距離煤機(jī)滾筒距離較近，極易出現(xiàn)煤礦飛濺傷人、大塊翻槽擠傷等事故。為了杜絕該類(lèi)事故的發(fā)生，43101 智能化工作面采用的方法是反向旋轉(zhuǎn)煤機(jī)滾筒，即前滾筒順時(shí)針，后滾筒逆時(shí)針，使割落煤塊甩到煤機(jī)與煤壁之間，減少甩出、飛濺的情況。同時(shí)嚴(yán)格要求工作面巡檢、維修人員站位，不得小于距離前、后滾筒3 架處，以保證人身安全。

3 結(jié)論

薄煤層智能化工作面正常運(yùn)行還有很多方面需要去研究、探索。只有使用正確的方法，始終堅(jiān)持“因地制宜、因?qū)嵳{(diào)整”的原則，處理、解決薄煤層智能化工作面出現(xiàn)的一個(gè)個(gè)新問(wèn)題，才能最終實(shí)現(xiàn)“無(wú)人則安”的終極目標(biāo)。