余吾煤業(yè)綜采低位放頂煤采煤工藝分析

樊勝杰

（潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)公司，山西長(zhǎng)治046000）

1 工作面概況

余吾煤業(yè)公司S2203 工作面主采煤層為二疊系山西組3#煤層，煤層厚度4.8～6.2m，平均5.8m，煤層傾角0～7.8°，平均3°，煤層中局部含泥巖夾矸，厚度在0～0.1m。工作面煤層直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖，巖性較軟、穩(wěn)定性較差，強(qiáng)度低；基本頂為細(xì)—中粒砂巖，巖性較硬；直接底為泥巖、砂質(zhì)泥巖，老底為砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖，具體情況見(jiàn)表1。S2203工作面采用傾斜長(zhǎng)壁布置，即進(jìn)上順槽和下順槽均沿煤層頂板掘進(jìn)，沿傾斜方向布置，下順槽傾向長(zhǎng)728m，上順槽傾向長(zhǎng)752m，切巷沿走向布置，長(zhǎng)度為258m，工作面標(biāo)高為+654～+706m。工作面上下順槽斷面均為矩形斷面，均采用錨桿、錨索配合鋼筋網(wǎng)、鋼筋梯子梁聯(lián)合支護(hù)。S2203下順槽為進(jìn)風(fēng)巷，擔(dān)負(fù)工作面進(jìn)風(fēng)、運(yùn)煤和輔助運(yùn)輸任務(wù)；上順槽為回風(fēng)巷，擔(dān)負(fù)工作面回風(fēng)、輔助運(yùn)輸任務(wù)；工作面切巷斷面為矩形，主要用于支架、運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)的安裝布置，擔(dān)負(fù)工作面支護(hù)、采煤、運(yùn)輸工作。

2 采煤方法及回采工藝

表1 S2203工作面煤層頂?shù)装鍘r性情況表

2.1 采煤方法

S2203工作面采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法，全部垮落法管理頂板。S2203 工作面煤層平均厚度5.8m，其中支架采高控制在3.2m±0.1m，放頂煤高度2.6m，工作面每循環(huán)推進(jìn)800mm，放煤步距800mm。工作面支架最小控頂距為4830mm，最大控頂距為5630mm，支架拉移步距為800mm。

2.2 采煤工藝

S2203 工作面安裝的支架為ZF10000/22/38 型支撐掩護(hù)式綜采低位放頂煤液壓支架，選用的采煤機(jī)為MGTY-400/930-3.3D 型采煤機(jī)，前后部運(yùn)輸機(jī)型號(hào)均為SGZ-800/1400 型，轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)為SZZ-800/400型，順槽安裝的膠帶運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為DSJ100/80/2×200。

工作面采煤工藝為綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高采煤工藝，回采工藝流程為：采煤機(jī)割煤、裝煤→推移前部刮板運(yùn)輸機(jī)、運(yùn)煤→拉移后部刮板運(yùn)輸機(jī)、運(yùn)煤→拉移液壓支架→放頂煤→采空區(qū)處理→下一循環(huán)。

2.2.1 采煤機(jī)割煤

采煤機(jī)向上或向下采用雙向割煤的方法，上滾筒割頂煤、下滾筒割底煤，采煤機(jī)上下往返一次割兩刀煤。采煤機(jī)機(jī)頭機(jī)尾進(jìn)刀及端頭割煤時(shí)，牽引速度控制在2m/min 左右，其它在6～8m/min 左右。采煤機(jī)上行割煤時(shí)，上滾筒沿頂、下滾筒沿底，采煤機(jī)割煤的同時(shí)，滯后采煤機(jī)滾筒10～15架追機(jī)拉架。當(dāng)割到機(jī)尾時(shí)，采煤機(jī)停止?fàn)恳?，推移采煤機(jī)后邊的刮板運(yùn)輸機(jī)，然后采煤機(jī)下行牽引，上滾筒降下沿底割煤、下滾筒升起沿頂割煤，沿著刮板運(yùn)輸機(jī)彎曲段逐漸斜切進(jìn)入煤墻，直至上下滾筒全部進(jìn)入煤墻后，停止采煤機(jī)牽引。推移彎曲段及機(jī)尾段刮板運(yùn)輸機(jī)，移機(jī)尾支架，工作面刮板運(yùn)輸機(jī)成一條直線后，采煤機(jī)下滾筒降下沿底割煤，上滾筒升起沿頂割煤，采煤機(jī)向上牽引割三角煤，采煤機(jī)上行割煤的同時(shí)，追機(jī)拉架。當(dāng)采煤機(jī)割煤到機(jī)尾時(shí)，采煤機(jī)上滾筒下降沿底、下滾筒升起沿頂下行正常割煤。

（1）采煤機(jī)進(jìn)刀方式。工作面割煤時(shí)采用端頭斜切式進(jìn)刀（如圖1所示）。

圖1 采煤機(jī)割煤進(jìn)刀示意圖

當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，移動(dòng)刮板運(yùn)輸機(jī)至煤壁（圖1a）；調(diào)換采煤機(jī)滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起并沿刮板運(yùn)輸機(jī)彎曲段反向割入煤壁，直至刮板運(yùn)輸機(jī)直線段為止,然后將刮板運(yùn)輸機(jī)移成一條直線（圖1b）；再調(diào)換采煤機(jī)兩個(gè)滾筒上下位置，采煤機(jī)重新返回割煤，采煤機(jī)割至刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭處（圖1c-d）；將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒，返程正常割煤（圖1e）。

（2）割煤工藝。

①采煤機(jī)司機(jī)接到班組長(zhǎng)開(kāi)機(jī)命令后，發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，并打開(kāi)供水管路截止閥啟動(dòng)噴霧。

②確認(rèn)采煤機(jī)前后滾筒附近5m 范圍內(nèi)無(wú)其他人員,并檢查附近瓦斯?jié)舛确弦?guī)定后，合上隔離開(kāi)關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，操作調(diào)高按鈕，把前后滾筒升平，按電機(jī)停止按鈕，在電機(jī)接近停機(jī)時(shí)，分別合上前后滾筒離合器，然后再次啟動(dòng)采煤機(jī)。

③升前滾筒，使之達(dá)到規(guī)定采高，落下后滾筒，使之落到底板。

④工作面刮板運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行后，根據(jù)實(shí)際牽引方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速換向旋鈕，把旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)到合適位置。

⑤機(jī)頭機(jī)尾割煤：根據(jù)情況前滾筒距前部刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭(尾)適當(dāng)距離時(shí)，降低牽引速度，主司機(jī)操作調(diào)速手把，前滾筒司機(jī)操作前滾筒調(diào)高手把，班長(zhǎng)站在過(guò)渡架人行道上觀察指揮，當(dāng)前滾筒將煤壁割通后，停止?fàn)恳?/p>

⑥采煤機(jī)司機(jī)完成割煤任務(wù)后，停機(jī)時(shí)首先停止?fàn)恳?，落平滾筒，打開(kāi)離合手把，斷開(kāi)隔離，閉鎖機(jī)組。

2.2.2 裝煤、運(yùn)煤

工作面采煤機(jī)割煤時(shí)，利用采煤機(jī)滾筒葉片旋轉(zhuǎn)將落煤裝入前部刮板運(yùn)輸機(jī)中；煤墻側(cè)和后部運(yùn)輸機(jī)前沿浮煤通過(guò)前后部運(yùn)輸機(jī)鏟煤板在推拉移動(dòng)時(shí)自行裝入輸送機(jī)內(nèi)；支架頂梁以上的煤通過(guò)支架后尾梁插板來(lái)回伸縮，將頂煤放出裝入后部刮板運(yùn)輸機(jī)中；上下端頭、人行道及架間浮煤通過(guò)人工清理裝入刮板運(yùn)輸機(jī)內(nèi)。工作面的煤經(jīng)前后部刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送到下順槽轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)，再通過(guò)下順槽轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶運(yùn)輸?shù)讲蓞^(qū)膠帶運(yùn)輸機(jī)上，通過(guò)采區(qū)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送到主斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)，最后運(yùn)至平地進(jìn)篩選系統(tǒng)分選后存入平地煤倉(cāng)。

2.2.3 移架

正常移架操作順序：收側(cè)護(hù)板，收護(hù)幫板，降柱使頂梁略離頂板，當(dāng)支架可移動(dòng)時(shí)，立即停止降柱，操縱推移裝置使支架移至規(guī)定步距；然后調(diào)架，使支架推桿與輸送機(jī)保持垂直，支架不歪斜，中心距符合規(guī)定，升柱的同時(shí)調(diào)整平衡千斤頂，使頂梁與頂板嚴(yán)密接觸，以保證達(dá)到初撐力；最后伸出護(hù)幫板護(hù)煤壁，伸出側(cè)護(hù)板使其緊靠相鄰上方支架，將各操作手把打到“零”位。在頂板破碎或煤墻片幫地段，要進(jìn)行超前移架支護(hù)，防止頂板冒落。

2.2.4 推移前部運(yùn)輸機(jī)

（1）隨采煤機(jī)割煤過(guò)后，推移運(yùn)輸機(jī)遵循自下（上）而上（下）順序或由中間向兩頭推移的原則，彎曲段長(zhǎng)度不得小于15m，不得出現(xiàn)死彎，不得任意分段或從兩端向中間拉移，推移步距600mm。刮板運(yùn)輸機(jī)要推成一條直線，推移時(shí)，要使各千斤頂協(xié)調(diào)推移，不得一部分強(qiáng)行推移。

（2）推移操作時(shí)，支架工要側(cè)向操作閥、觀察前部刮板運(yùn)輸機(jī)彎曲情況，及時(shí)關(guān)閉到位千斤頂，并注意周圍工作人員情況，防止誤動(dòng)作傷人。

（3）推移機(jī)頭后，運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)的搭接高度保持在0.3m 以上，搭接長(zhǎng)度0.2m 以上，底鏈不拉回頭煤。如達(dá)不到要求采取擺轉(zhuǎn)載機(jī)或支前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭措施進(jìn)行處理。

（4）刮板運(yùn)輸機(jī)推移到位后，隨即將各操作手把扳到停止位置，并閉鎖限位裝置。

（5）若采煤機(jī)超割或欠割，造成底板不平時(shí)，要及時(shí)通知采煤機(jī)司機(jī)在下一循環(huán)中及時(shí)調(diào)整，確保前部刮板運(yùn)輸機(jī)和工作面坡度一致。

（6）刮板運(yùn)輸機(jī)推移過(guò)程中若出現(xiàn)錯(cuò)槽時(shí)，要及時(shí)通知采煤機(jī)司機(jī)停機(jī)并閉鎖刮板運(yùn)輸機(jī)，及時(shí)進(jìn)行處理。

2.2.5 拉移后部運(yùn)輸機(jī)

（1）后部刮板運(yùn)輸機(jī)在支架拉移后分段進(jìn)行拉移。

（2）拉移后部刮板運(yùn)輸機(jī)前，如果后部運(yùn)輸機(jī)煤壁側(cè)浮煤過(guò)多，或支架后尾梁油缸距運(yùn)輸機(jī)較近時(shí)，要先將運(yùn)輸機(jī)煤壁側(cè)浮煤清理至底板后再進(jìn)行拉移。

（3）拉移后部運(yùn)輸機(jī)時(shí)，支架工要站在支架前后排立柱中間的底座踏板上，觀察后部刮板運(yùn)輸機(jī)彎曲情況，嚴(yán)禁出現(xiàn)急彎，拉移到位后及時(shí)關(guān)閉操作手把。

（4）拉移后部刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)可自上而下、自下而上或從中間向兩頭拉移，嚴(yán)禁從兩頭向中間拉移。

（5）后部刮板運(yùn)輸機(jī)拉移步距必須達(dá)到循環(huán)進(jìn)度800mm，刮板運(yùn)輸機(jī)要成一條直線，嚴(yán)禁出現(xiàn)多段彎曲，拉移時(shí)，要服從指揮分段協(xié)調(diào)拉移，不得一部分強(qiáng)行拉移。

（6）機(jī)頭拉移后，后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)的搭接高度保持在0.3m 以上，搭接長(zhǎng)度0.5m 以上，底鏈不拉回頭煤。如達(dá)不到要求采取整體向上推移后部運(yùn)輸機(jī)措施進(jìn)行處理。

2.2.6 放頂煤

根據(jù)S2203 工作面支護(hù)情況，在工作面向前回采推移出原切巷開(kāi)切眼范圍后就可以開(kāi)始放頂煤。工作面采放比為1∶0.81，根據(jù)煤量情況及外部運(yùn)輸能力，割煤與放煤采取交替作業(yè)的方式進(jìn)行。

（1）放煤方法：工作面采用單輪順序方式放煤，見(jiàn)矸關(guān)門，工作面放煤步距0.8m（即拉一次架放一次頂煤）。放煤時(shí)按照架號(hào)順序，按照從上向下或從下向上的順序依次進(jìn)行，一架煤放完以后再放下一架煤，直至見(jiàn)矸確認(rèn)頂煤放完為止。

（2）初次放頂煤。在工作面剛開(kāi)始向前回采的過(guò)程中，因工作面頂煤整體性較好，不易破碎，造成放煤時(shí)不易下落。為減少煤炭損失，提高資源回收率，在工作面開(kāi)始放煤初期，主要采取如下措施：①采煤機(jī)割煤時(shí)降低跑機(jī)和拉架速度，增加支架頂梁上部煤的空頂時(shí)間；②拉移架過(guò)程中，對(duì)支架進(jìn)行多次升降，將頂煤擠碎，使其與頂板分離開(kāi)依靠自重落入后部運(yùn)輸機(jī)中；③在拉移升降支架過(guò)程中，要求時(shí)刻注意觀察支架頂梁上方及前方煤墻及頂板情況，發(fā)現(xiàn)支架頂梁前方出現(xiàn)大量留煤或頂板破碎較嚴(yán)重時(shí)，停止升降支架，及時(shí)將支架升緊使頂梁與頂板緊密接觸并持續(xù)供液2～3s保證支架初撐力符合要求，防止煤墻出現(xiàn)片幫冒頂事故。

（3）正常放煤。放煤時(shí)，操作人員站在本架的后排立柱前的底座上操作支架的放煤手把，緩慢收回插板，使頂煤流入后部運(yùn)輸機(jī)，適當(dāng)擺動(dòng)尾梁，促使頂煤破碎下滑。

（4）放煤注意事項(xiàng)。①放煤過(guò)程中，放煤時(shí)盡量使頂煤保持均勻下降，以減少混矸提高煤質(zhì)；②操作人員時(shí)刻觀察后部刮板運(yùn)輸機(jī)煤的流量，控制好放煤量，均勻放煤，防止因放煤過(guò)多而壓死后部刮板運(yùn)輸機(jī)；③在放煤期間，當(dāng)出現(xiàn)放煤口被大塊煤（矸）卡住時(shí)，采取操作尾梁插板操作手把，反復(fù)伸縮插板將放煤窗口大塊煤（矸）擠碎，將煤（矸)放下來(lái)，方可繼續(xù)下一架放煤。

2.2.7 采空區(qū)處理

工作面回采期間采用全部垮落法處理采空區(qū)，上下兩端頭錨網(wǎng)支護(hù)巷道在回采過(guò)程中要提前對(duì)頂部錨桿（索）進(jìn)行退錨處理，同時(shí)將頂部和幫部的鋼筋網(wǎng)剪開(kāi)，使上下端頭尾巷能夠及時(shí)垮落。若在回采過(guò)程中，出現(xiàn)局部頂板垮落不及時(shí)或冒落不充分產(chǎn)生懸頂，當(dāng)懸頂面積超過(guò)10m2時(shí)，要采取強(qiáng)制放頂措施進(jìn)行處理，防止頂板突然大面積垮落出現(xiàn)頂板事故。

3 結(jié)論

本文通過(guò)結(jié)合余吾煤業(yè)公司S2203 工作面現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況對(duì)工作面回采期間采用的采煤方法、采煤裝備和工藝、工序進(jìn)行闡述，內(nèi)容較為全面，尤其是對(duì)工作面使用MGTY-400/930-3.3D 型采煤機(jī)割煤期間的操作方法及進(jìn)刀方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，具有較大的指導(dǎo)應(yīng)用價(jià)值。