一次采全高采煤工藝的應(yīng)用研究

張富寰

(冀中能源股份有限公司邯鄲郭二莊礦，河北 邯鄲 056000)

一次采全高采煤是一種能夠有效提高煤炭開(kāi)采回收率的采煤工藝，相比于放頂開(kāi)采法和分層開(kāi)采法具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。煤礦綜采機(jī)械化水平的不斷提高為一次采全高采煤工藝提供了技術(shù)支撐，為了實(shí)現(xiàn)資源回收最大化，目前一次采全高采煤工藝已在很多煤礦得到推廣應(yīng)用。筆者結(jié)合郭二莊四采區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)一次采全高采煤工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 一次采全高采煤工藝的優(yōu)勢(shì)分析

郭二莊礦四采區(qū)位于郭二莊井田東部，設(shè)計(jì)開(kāi)采煤層為9#煤，賦存于太原組底部，煤層平均厚度3.3m，地質(zhì)資源儲(chǔ)量2 060萬(wàn)t，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量1 328.4萬(wàn)t，服務(wù)年限為14.8年。巖性主要為粉砂巖，膠結(jié)較好，部分區(qū)域有巖漿巖大面積侵入，但對(duì)工作面煤層原生結(jié)構(gòu)破壞甚微。四采區(qū)資源儲(chǔ)量豐富，開(kāi)采技術(shù)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，采用走向長(zhǎng)壁采煤方法，一次采全高采煤工藝，全部垮落法管理頂板。一次采全高采煤工藝主要是通過(guò)選用大采高采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)全高度煤層的高效開(kāi)采，可有效減少放頂開(kāi)采、分層開(kāi)采而造成的煤炭遺留呆滯，提高煤炭資源回采率；同時(shí)也有利于減少因放頂煤而產(chǎn)生的夾矸，提高煤炭品質(zhì)。通過(guò)郭二莊四采區(qū)一次采全高采煤工藝的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)該工藝的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析。

1.1 有利于改善采煤作業(yè)環(huán)境

①一次采全高采煤增加了采煤高度和巷道斷面尺寸，因而巷道和工作面的通風(fēng)也得到改善，使采面瓦斯?jié)舛纫约吧嫌缃峭咚狗e聚的可能性顯著下降，降低了瓦斯事故隱患。②一次采全高采煤避免了放頂煤開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的大量煤塵，斷面增大下風(fēng)速更加平穩(wěn)，也在一定程度上緩解了采煤生產(chǎn)時(shí)煤塵飛揚(yáng)的問(wèn)題。③一次采全高采煤避免了放頂煤開(kāi)采時(shí)，頂煤放落不凈的問(wèn)題，消除了因頂煤遺留而可能造成的采空區(qū)瓦斯超標(biāo)以及礦井火災(zāi)。

1.2 顯著提高了煤炭回采率

回采率的顯著提高也是一次采全高采煤工藝最大的特點(diǎn)。一次采全高采煤工藝?yán)貌擅簷C(jī)機(jī)械切割的方式，最大程度保證了煤層的開(kāi)采，避免了放頂煤放不凈的問(wèn)題。相比于放頂煤工藝而言，回采率可提高15%以上；同時(shí)減少了頂煤傾放時(shí)的夾矸，既提高煤炭產(chǎn)量和回采率，也使煤炭品質(zhì)得到提升。另一方面，一次采全高采煤工藝也更利于發(fā)揮機(jī)械化綜采的優(yōu)勢(shì)，提高了開(kāi)采效率，降低了開(kāi)采成本。

1.3 開(kāi)采工藝更加簡(jiǎn)單

相比于放頂煤工藝，一次采全高采煤更好地利用采煤機(jī)械設(shè)備，一方面提高了生產(chǎn)效率，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，可布置較少的后置刮板輸送機(jī)，節(jié)省了礦井建設(shè)投資成本。

2 采煤設(shè)備及工藝流程

采煤工作面選用MG300/730-W型雙滾筒采煤機(jī)，ZY6000/22/45型液壓支架，SGZ-764/400型可彎曲刮板輸送機(jī)及配套輔助設(shè)備。采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：截割速度0～8.25m/s；截深630mm；截割電機(jī)供電電壓1 140V；裝機(jī)功率2×300+2×55kW。大致的工藝流程為：采煤機(jī)進(jìn)刀割煤→刮板輸送機(jī)運(yùn)煤→支護(hù)幫邊、頂板→降支柱、收護(hù)幫板→移架支護(hù)頂板→推移刮板輸送機(jī)→清理浮煤。

2.1 進(jìn)刀

進(jìn)刀應(yīng)根據(jù)具體部位合理操作。第一種情況在機(jī)頭位置進(jìn)刀割煤，當(dāng)煤機(jī)下行割煤至刮板輸送機(jī)機(jī)頭時(shí)，立即調(diào)整掘進(jìn)機(jī)方向；在割底部剩余煤之后，進(jìn)入斜切刀段，調(diào)整上滾筒至頂板，下滾筒至底板；沿反向斜切達(dá)到設(shè)備截深和大約兩個(gè)采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度時(shí)，停止割煤作業(yè)；調(diào)整采煤機(jī)溜槽靠近煤壁，操作上滾筒下降切割，切割至輸送機(jī)機(jī)頭位置時(shí)，調(diào)整上下滾筒分別沿煤壁進(jìn)行上升切割和下降切割；在切割至吃刀茬處時(shí)，調(diào)整采煤機(jī)溜頭和下部溜槽至煤壁，進(jìn)刀作業(yè)完成。第二種情況是在機(jī)尾進(jìn)刀割煤。與第一種情況反方向，當(dāng)截割頭上行割煤至輸送機(jī)機(jī)尾時(shí)，立即調(diào)整采煤機(jī)割煤方向，按同樣方式調(diào)整上下滾筒位置，反向斜切同樣長(zhǎng)度后停止割煤。后續(xù)的進(jìn)刀割煤工序皆與上述工序相同。

2.2 割煤運(yùn)煤

采煤機(jī)截齒割煤的同時(shí)，依靠后滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)自行裝煤，留下的未能轉(zhuǎn)動(dòng)裝運(yùn)的散煤則由鏟板在推溜時(shí)自行裝入輸送機(jī)。割煤時(shí)需將煤壁割成直線，將底煤割平，同時(shí)嚴(yán)格控制采高。

2.3 擦頂移架

移架操作時(shí)，應(yīng)控制好高度，使支架能夠前移即可。為避免咬架，主頂梁下降高度應(yīng)控制不得超過(guò)200mm；同時(shí)還要嚴(yán)格控制移架步距，支架最大控頂距離可按照經(jīng)驗(yàn)公式：Lmax=L1+L2+S進(jìn)行計(jì)算，式中L1為頂梁長(zhǎng)度(m)；L2為端面距(m)；S為采煤機(jī)截深(m)。移架后，應(yīng)保持支架呈一線，并控制端面距不得大于300mm，超過(guò)該距離的局部片幫地段要在頂梁上再用木梁掩護(hù)。升架時(shí)，支架必須與頂板接實(shí)、升緊；工作面機(jī)尾端頭割煤后，先后拉動(dòng)端頭支架和基本支架。

2.4 推移刮板輸送機(jī)

移架完成后，推移刮板輸送機(jī)。首先移動(dòng)運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾，在距離采煤機(jī)后滾筒15m的位置，分段推入并保持運(yùn)輸機(jī)呈一線。輸送機(jī)不得出現(xiàn)急拐彎；允許有小的彎曲，但其距離也不得超過(guò)10m，以避免發(fā)生溜槽錯(cuò)口、接環(huán)斷裂等事故。

2.5 浮煤清理

在推溜完成4個(gè)架口后，開(kāi)始清理浮煤。負(fù)責(zé)清煤作業(yè)的人員應(yīng)面朝機(jī)尾方向，清理中時(shí)刻注意溜槽運(yùn)行情況，避免溜槽拉入較大的煤塊和矸石，同時(shí)注意避免溜槽內(nèi)煤塊濺出擋煤板將人砸傷。支架兩側(cè)及底座前浮煤應(yīng)清入溜槽，經(jīng)架間空隙將矸石清入老塘。

3 作業(yè)安全措施

3.1 割煤時(shí)的安全操作

在采高要求下，為保證工作面頂?shù)装迨芰鶆?、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和便于支護(hù)，必須將工作面頂板、底板、煤壁等切割平整，不得留有傘檐。采煤機(jī)司機(jī)需保持高度注意力，密切關(guān)注頂?shù)装搴兔罕谧兓?，遇有異常情況時(shí)需立即停刀，并將采煤機(jī)和前部運(yùn)輸機(jī)停電閉鎖。當(dāng)需要抬刀操作時(shí)，需合理控制抬刀幅度，盡量保持勻速操作，避免因抬刀過(guò)猛而導(dǎo)致的支架仰俯角過(guò)大或輸送機(jī)推移困難。

3.2 移架時(shí)的安全操作

移架前首先應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行檢查，保證無(wú)部件缺損；液壓管路沒(méi)有堵塞、漏液等情況，操作手柄可靠靈活，初撐力合理；為避免移架時(shí)管路松動(dòng)漏液和帶來(lái)不便，需將所有接頭用U形卡固定牢靠。采煤機(jī)割煤后，必須及時(shí)移架，保證懸頂距離不超過(guò)0.6m。當(dāng)發(fā)生片幫冒頂時(shí)，應(yīng)立即停止采煤，并立即停電閉鎖，進(jìn)行頂板維護(hù)。移架后的所有支架必須按照要求間距排列整齊，呈一條直線；支架頂部必須接頂、接實(shí)，當(dāng)頂梁上方有空頂時(shí)，需用木背板楔緊。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤炭資源是不可再生的寶貴資源。在當(dāng)前提倡集約生產(chǎn)，能源高效利用的形勢(shì)下，一次采全高采煤工藝逐漸在各煤礦企業(yè)得到推廣應(yīng)用，有利于提高產(chǎn)能和減少資源浪費(fèi)。煤礦企業(yè)在推進(jìn)綜采自動(dòng)化和采用一次采全高采煤工藝開(kāi)采時(shí)，需根據(jù)礦井生產(chǎn)實(shí)際，合理選擇設(shè)備，并嚴(yán)格執(zhí)行采煤作業(yè)的安全措施，如此才能保證礦井開(kāi)采的安全與高效。