回采工作面放頂煤工藝研究

徐向明

（山西汾西礦業(yè)集團公司柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

61120 工作面地表位于山西省孝義市胡家窊村南部，北部為胡家窊村保安煤柱；南部為賀家莊村保安煤柱，兩村莊現已搬遷完畢。工作面位于柳灣煤礦六盤區(qū)，西鄰61118 工作面（未掘進），東鄰61122 工作面（未掘進），北鄰六盤區(qū)回風巷、六盤區(qū)猴車巷、六盤區(qū)軌道巷及六盤區(qū)膠帶巷。

工作面煤層總體呈向斜構造，回采過程中將遇小型正斷層2 個、陷落柱14 個地質構造為簡單型；另根據地測科調查與實測資料顯示工作面正常涌水量5.0 m3/h，最大涌水量30 m3/h，屬中等水文地質類型；據柳灣煤礦沖擊傾向性鑒定，本工作面頂、底板巖層為無沖擊傾向性；根據瓦斯等級專業(yè)鑒定絕對涌出量為3.52 m3/min，相對瓦斯涌出量為1.55 m3/t，柳灣煤礦屬低瓦斯礦井。

61120 工作面采用走向長壁后退式綜合自動化低位放頂煤全部垮落采煤法。其設計走向長度為1 826 m，可采走向長度為1 656 m，傾斜長度180 m。所采煤層為11 號煤，煤層平均厚度5.0 m，煤層傾角平均5°。工作面采高為2.8 m，可采儲量為177.3 萬t。本工作面放頂煤開采設計于2017 年12 月份完成編制批復，2018 年2 月份開始掘進準備，在2019 年10月份完工后開始安裝調試，2020 年4 月15 日開始組織生產，預計2021 年7 月回采結束，可采期16 個月。

61120 工作面支架選用112 架ZF9600/17/33D 型過渡液壓支架、8 架ZF9600/23/33D 型端頭液壓支架呈單列式布置全工作面，支架中心距1.5 m。隨著工作面推進，每循環(huán)移架一次0.8 m，放頂煤一次。工作面采用MG300/700-WD 型采煤機、SGZ－764/630 型前部刮板輸送機和SGZ－800/800 型后部刮板輸送機各一部；運輸巷布置一部SZZ－800/400 型轉載機、一部PLM2000 型破碎機和一部DSJ120/150/315×2 型皮帶輸送機；材料巷布置三臺BRW－550/31.5 型乳化液泵，配套兩個RX400/2500 型乳化液箱、兩臺PBW－31.5/6.3 型噴霧泵

1.2 采煤方法概述

采煤方法：走向長壁后退式綜合自動化低位放頂煤全部垮落采煤法。

采高及層位控制：根據煤層賦存情況及采煤機與支架的配套關系，確定工作面采高為2.8 m?；夭蓵r，割煤沿底板推進。

循環(huán)進度：根據采煤機滾筒的截深，作業(yè)循環(huán)進度定為0.8 m。

循環(huán)次數：根據各工種的作業(yè)時間及采煤機的截割、放頂時間，確定每日5 循環(huán)，夜班兩循環(huán)、早班中午班1.5 循環(huán)。

2 采煤工藝流程

破煤采用MG-300/700-WD 型采煤機雙向機采割煤，往返一次割一刀，沿運行方向前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，以3 m/min～4 m/min 的速度向上（下）割煤，直至割透上（下）端頭煤壁。

裝煤通過采煤機滾筒螺旋葉片轉動與SGZ-764/630 型前刮板輸送機鏟煤板配合向前移動裝煤，放頂煤由液壓支架放煤口放入SGZ-800/800 型后刮板輸送機，架間浮煤由人工清入前刮板輸送機。

運煤選用SGZ-764/630 型前刮板輸送機和SGZ-800/800 型后刮板輸送機經由SZZ-800/400 型轉載機途徑DSJ120/150/315×2 型膠帶輸送機運出工作面。

采用ZF9600/17/33D 型放頂煤液壓支架作為基本支架護頂，配合使用ZFG9600/23/33D 為排頭支架自動跟機支護頂板。液壓支架呈單列式布置全工作面，支架中心距1.5 m。

工作面采用全部垮落法管理頂板，隨著工作面推進，每循環(huán)移架一次，落山頂板垮落一次。

3 綜合自動化采煤工藝

3.1 循環(huán)進度及進刀割煤方式

自動化割煤采用中部進刀割煤工藝，采煤機進刀采取中部斜切進刀的方式，斜切進刀段長度為15 m，進刀深度0.8 m。割煤采用MG-300/700-WD 型采煤機雙向機采割煤，往返一次割一刀，沿運行方向前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，以3 m/min～4 m/min 的速度向上（下）割煤，直至割透上（下）端頭煤壁。

1）采煤機由中部進刀割煤至工作面左（右）端，保持進刀段長度大于15 m，進到深度逐漸加深；

2）進刀深度達800 mm，保持3.0 m/min～4.0 m/min勻速穩(wěn)定割煤；

3）割通后，采煤機空牽引掃浮煤至工作面中部；

4）移直后端輸送機，并沿輸送機彎曲段斜切進刀，繼續(xù)割煤至工作面右（左）端；工作面右半段輸送機移近煤壁，恢復初始狀態(tài)。進刀方式示意圖詳見采煤方法圖；

5）自動割煤時集控中心操作人員通過工作面視頻監(jiān)控及定位傳感器位置顯示，觀察采煤機進刀情況。如發(fā)現采煤機未按設定截割方式作業(yè)，或其他特殊情況，集控中心操作人員立即停機閉鎖“自動化”操作系統(tǒng)，查找原因處理問題。

3.2 本工作面自動化記憶割煤工藝

1）左端到右端：進刀前采煤機左右搖臂均掃底,進刀后左搖臂掃底，右搖臂割頂；（對應采煤機工藝段編碼1#）

2）右端到右切：采煤機割透端部時反向掃底煤，左右搖臂狀態(tài)均掃底；（對應采煤機工藝段編碼2#）

3）右切到右端：采煤機完成掃煤一次后反向向端部掃底，左右搖臂狀態(tài)均掃底；（對應采煤機工藝段編碼3#）

4）右端到右切：采煤機割透端部時第二次反向掃底煤，左右搖臂狀態(tài)均掃底；（對應采煤機工藝段編碼4#）

5）右切到右端：采煤機完成第二次掃煤后反向向端部掃底，左右搖臂狀態(tài)均掃底；（對應采煤機工藝段編碼5#）

6）右端到左端：進刀前采煤機左右徭臂均掃底，進刀后左搖臂割頂，右搖臂掃底;（對應采煤機工藝段編碼16#）

7）左端到左切：采煤機割透端部時反向掃底煤，左右搖臂狀態(tài)均掃底;（對應采煤機工藝段編碼17#）

8）左切到左端：采煤機完成掃煤一次后反向向端部掃底，左右搖臂狀態(tài)均掃底；（對應采煤機工藝段編碼18#）

9）左端到左切：采煤機割透端部時第二次反向掃底煤，左右搖臂狀態(tài)均掃底；（對應采煤機工藝段編碼19#）

10）左切到左端：采煤機完成第二次掃煤后反向向端部掃底，左右搖臂狀態(tài)均掃底。（對應采煤機工藝段編碼20#）

3.3 裝運煤方式

工作面運輸設備使用一鍵啟停，采用MG-300/700-WD 型雙滾筒采煤機破煤，通過滾筒螺旋葉片轉動與SGZ-764/630 型前刮板輸送機鏟煤板配合向前移動裝煤，放頂煤由液壓支架放煤口放入SGZ-800/800 型后刮板輸送機，架間浮煤由人工清入前刮板輸送機，最后均由SZZ-800/400 型轉載機經由DSJ120/150/315×2 型膠帶輸送機運出工作面，實現裝煤、運煤過程。

自動化割煤工藝中加入了煤流煤量實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，當轉載機處煤量超過設定值（目前為三擋）10 s后，系統(tǒng)開始檢測前、后刮板運輸機和煤機負荷，當前運輸機超過設定值（200A）或采煤機超過設定值（130A）10s 時采煤機牽引速度以-0.5 m/s2的加速度減少；同時當后刮板運輸機達到規(guī)定值（400A）10 s時，停止自動放煤程序。

4 61120 綜放工作面生產工藝

頂煤采用多輪順序方式放煤。接班回采準備期間先遺煤放凈，割煤作業(yè)時進行隨采隨放，然后每割半刀煤再放一次頂煤。割煤作業(yè)時：采煤機割煤、追機移架，放煤工在追機移架位置后15 m 處開始按順序逐架放煤，放至9#煤頂板后關閉插板，然后放下一架，依次循環(huán)追機放頂。

5 61120 綜放工作面實際放煤情況

目前61120 綜放工作面割完煤放頂時：一人在后部放頂，一人在前部放頂，放頂時以后部放煤為主。前部放煤時依據工作面語音報警控制煤量。正常放頂煤時后溜子電流約為270A，后溜子報警值為220A，當電流超過300A 時，智采集控預警系統(tǒng)通知放頂人員控制煤量，以此來控制放頂煤量、防止過負荷，保護運輸設備。

10 月5 日夜班由60 架割至1 架半刀煤，80-110架放頂4 h、10-60 架放頂7 h。總計生產7 h，產原煤2 000 t，其中割煤282 t，放頂煤1718 t，計算得每架放至9#煤后約產19 t。

工作面前半部，因頂板較好，采用多輪順序放煤。在第一輪由機頭向機尾開始逐架放2 min～3 min 后無煤，然后再回機頭開始第二輪放煤重復放煤，大約需依次循環(huán)2-3 輪后可以放至9#煤頂板；工作面后半部放至11#煤頂板時需1 min～2 min，放至10#煤頂板時需3 min～4 min，放至9#煤頂板大約需5 min～7 min。綜上所述每架放頂時間約需6 min。

6 目前存在問題

1）8 點班生產6 h，割1 刀煤需2 h，放頂6 h，放頂架數為100 架，計算每架放至9#煤頂板大概需要6 min，所需時間為為10 h，放頂煤時間遠遠不足以放至9#煤頂板。

2）工作面后半部頂板周期承壓、裂隙發(fā)育時，頂煤易下落；工作面機頭頂板完整，頂煤不易垮落，放下頂煤時也以大塊居多，容易造成刮板運輸機堵塞、過負荷情況，造成機電設備損壞。

7 意見和建議

為了避免資源浪費，生產班在交接班后先不進行割煤，先將工作面頂煤放至9#煤頂板后再進行割煤，這樣可以更好提高頂煤回收率。