棲鳳煤業(yè)大傾角綜放面采煤工藝與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉鵬飛

（山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司，山西 寧武 036700）

1 引言

“富煤貧油少氣”的能源賦存結(jié)構(gòu)決定了煤炭是我國(guó)的主要消費(fèi)能源。隨著煤炭需求和開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增加，賦存條件較好的優(yōu)質(zhì)煤炭資源已逐步開(kāi)采殆盡，由此導(dǎo)致復(fù)雜條件下的煤炭資源安全高效的回采需求不斷增加[1-2]。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，大傾角煤層占我國(guó)可采煤炭資源的15%以上，其中大傾角厚煤層又占據(jù)了相當(dāng)大的一部分。在大傾角厚煤層煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用中，形成了分層開(kāi)采、綜放開(kāi)采等系列技術(shù)[3-4]。在大傾角綜放面開(kāi)采時(shí)，由于工作面傾角較大，工作面支架向切線方向形成一定的重力分量，從而導(dǎo)致支架出現(xiàn)滑移傾倒的安全隱患[5]，目前針對(duì)大傾角綜放面安全開(kāi)采技術(shù)的研究還相對(duì)較少，因此開(kāi)展棲鳳煤業(yè)大傾角綜放面采煤工藝與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 工程概況

51408 工作面位于514 采區(qū)，開(kāi)采水平為+1325 m 水平，地面標(biāo)高+1557～ +1628 m，井下標(biāo)高+1300～ +1345 m。地面位置位于棲鳳煤業(yè)有限公司井田西南部，工作面東南方向鄰近工作面保護(hù)煤柱，西南為井田邊界保護(hù)煤柱，西北鄰近采空區(qū)保護(hù)煤柱，東北為515 輔運(yùn)上山、回風(fēng)上山、515 回風(fēng)上山、風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)保安煤柱。工作面走向長(zhǎng)度758 m，傾向長(zhǎng)度120 m，煤層厚度12.44～18.00 m，平均厚度為15.2 m，煤層傾角18°～23°，平均21°，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～中等，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，煤層硬度為f=0.64 ＜1，屬中軟煤層。5 號(hào)煤層上距2 號(hào)煤層59.25～65.97 m，平均62.61 m，下距6 號(hào)煤層1.70～2.25 m，平均1.95 m。煤層含夾石1～3 層，夾石厚0.15～0.60 m，一般小于0.50 m，屬于特厚煤層。

3 大傾角綜放面采煤工藝設(shè)計(jì)

51408 工作面沿煤層傾向布置，設(shè)計(jì)采高2.9 m，放煤高度8.7 m，即一采一放走向長(zhǎng)壁整層放頂煤采煤法，采放比為3:1。

3.1 大傾角綜放面割煤方式

大傾角綜放面采用MG170/411WD 型雙滾筒采煤機(jī)，單向割煤、切口斜切進(jìn)刀方式，往返一次割一刀。具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 前期施放8 個(gè)爆破孔封孔參數(shù)

表1 MG170/411WD 型采煤機(jī)參數(shù)

3.2 大傾角綜放面裝煤方式

大傾角綜放面利用采煤機(jī)滾筒的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)將原煤裝入前刮板輸送機(jī)，頂煤通過(guò)后梁的升降自行垮落裝入后刮板輸送機(jī)。

3.3 大傾角綜放面運(yùn)煤方式

大傾角綜放面前刮板機(jī)采用SGZ630/220 型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)煤能力為450 t/h；工作面后刮板機(jī)采用SGZ630/220 型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)輸能力450 t/h。

運(yùn)輸順槽利用SZZ764/132 型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)輸能力650 t/h。中部利用PLM/1000 型破碎機(jī)破碎大塊煤。運(yùn)輸順槽內(nèi)使用1 部DSJ-100/100/2×75型可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，經(jīng)皮帶運(yùn)輸聯(lián)巷的DTL100/50/2×75 膠帶輸送機(jī)，再到皮帶石門的DTL100/40/37 膠帶輸送機(jī)到達(dá)運(yùn)輸大巷輸送機(jī)，進(jìn)入大巷運(yùn)煤系統(tǒng)。具體參數(shù)見(jiàn)表2、表3。

表2 前后刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)表

表3 膠帶機(jī)技術(shù)參數(shù)表

3.4 大傾角綜放面頂板控制方式

大傾角綜放面頂板控制采用支撐掩護(hù)式液壓支架，其技術(shù)特征如下：

中間支架型號(hào)為ZF5500/18/29，支護(hù)高度為1.8～2.9 m，支架寬度1.43 m，中心距1.5 m，工作阻力5500 kN，初撐力4360 kN，重量19.4 t。

端頭支架型號(hào)ZTZ11000/22/33F（A)，支護(hù)高度2.2～3.3 m，工作阻力11 000 kN。

4 大傾角綜放面采煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

棲鳳煤業(yè)51408 大傾角綜放面沿514 采區(qū)的南翼走向布置，工作面順槽與采區(qū)三條上山相連接。工作面采用“U”型一進(jìn)一回布置方式，工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽分別與514 運(yùn)輸石門、回風(fēng)上山相連，形成工作面運(yùn)輸與回風(fēng)系統(tǒng)；514 采區(qū)輔運(yùn)上山通過(guò)材料繞道與工作面回風(fēng)順槽相連，構(gòu)成輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。

4.1 回風(fēng)順槽布置方式

回風(fēng)順槽沿煤層底板走向布置，巷道采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。頂板淋水、破碎掉頂超高地段采用桁架梁（錨梁網(wǎng)）加強(qiáng)支護(hù)，用作行人、回風(fēng)，并鋪設(shè)軌道、安裝無(wú)極繩絞車為工作面運(yùn)送材料。

4.2 運(yùn)輸順槽布置方式

運(yùn)輸順槽沿煤層底板，與回風(fēng)順槽平行布置，巷道支護(hù)方式同回風(fēng)順槽，并用作工作面進(jìn)風(fēng)、行人、運(yùn)煤、運(yùn)料。

4.3 開(kāi)切眼布置方式

開(kāi)切眼沿煤層底板傾向布置，工作面長(zhǎng)120 m，開(kāi)切眼采用錨網(wǎng)索配合單體支柱聯(lián)合支護(hù)，上下出口高差44 m。巷道斷面形狀及幾何參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 巷道斷面形狀及幾何參數(shù)

5 大傾角綜放面調(diào)斜安全技術(shù)措施

（1）調(diào)斜時(shí)，液壓支架側(cè)護(hù)板處于可伸縮狀態(tài)。

（2）調(diào)斜過(guò)程中，嚴(yán)禁將刮板輸送機(jī)推成陡彎，防止溜槽脫節(jié)。

（3）調(diào)斜時(shí)，移架、推溜工作人員要相互協(xié)調(diào)配合，確保移架、推溜工作達(dá)到要求。

（4）調(diào)斜過(guò)程中，必須由有經(jīng)驗(yàn)的工人操作，確保調(diào)斜質(zhì)量。

（5）工作面支架調(diào)整時(shí)，將浮煤清理干凈，操作人員站在安全地點(diǎn)進(jìn)行操作。

（6）在用小推拉缸頂移支架進(jìn)行調(diào)整時(shí)，必須將小推拉缸放置牢固。

（7）采用單體液壓支柱支撐支架時(shí)，應(yīng)掌握好支撐位置和角度，并系好安全繩，防止單體支護(hù)彈出傷人。

6 大傾角綜放面防倒架安全技術(shù)措施

（1）所有液壓支架側(cè)護(hù)板設(shè)置齊全，完好無(wú)損。

（2）從機(jī)頭（機(jī)尾）方向向機(jī)尾（機(jī)頭）方向拉架時(shí)，首先把機(jī)頭或機(jī)尾端的端頭液壓支架拉出并升起、升緊，并使其達(dá)到最大初撐力，之后采用邊拉架邊調(diào)架方式，向機(jī)尾（機(jī)頭）方向傾斜，再升緊支架。

（3）液壓支架倒架時(shí)，采用單體液壓支柱進(jìn)行扶架，從側(cè)護(hù)板有行程的支架開(kāi)始調(diào)整，首先進(jìn)行降架，之后將單體支撐在倒架一側(cè)的頂梁上，升起單體扶正支架，升緊支架，取下單體。

（4）扶架時(shí)，首先檢查支架側(cè)護(hù)板，若側(cè)護(hù)板不完好則不得操作，同時(shí)，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員通過(guò)支架或逗留。此外需防止單體滑落傷人，單體升柱時(shí)采用遠(yuǎn)程控制，緩慢升柱，小心單體飛出。

（5）調(diào)整液壓支架時(shí)，必須擦頂移架，以免支架大幅度向機(jī)頭倒架。

（6）對(duì)倒架嚴(yán)重的支架，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

7 結(jié)語(yǔ)

大傾角綜放開(kāi)采具有開(kāi)采成本低、回采速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了棲鳳煤業(yè)51408 大傾角綜放面采煤工藝與系統(tǒng)，采用一采一放走向長(zhǎng)壁整層放頂煤采煤法，主要包括大傾角綜放面割煤方式、裝煤方式、運(yùn)煤方式以及頂板控制方式設(shè)計(jì)，以及大傾角綜放面采煤系統(tǒng)布置方式確定，工作面采用“U”型一進(jìn)一回方式布置，同時(shí)提出了大傾角綜放面調(diào)斜和防倒架安全技術(shù)措施，對(duì)于大傾角綜放面設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。