低位放頂煤采煤工藝介紹與探討

摘 要：文章以山西潞安集團(tuán)高河能源有限公司采用F8500/22/42型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架為例，系統(tǒng)的介紹了在局部出現(xiàn)煤層厚度增加、傾角變大現(xiàn)象的復(fù)雜地質(zhì)條件下，大膽采用新工藝、新方法、新設(shè)備，進(jìn)一步提高礦井工作面的安全系數(shù)，增加礦井工作面回采率，為建設(shè)現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井提供保障。

關(guān)鍵詞：低位放頂煤；大采高；低位放頂煤液壓支架

1 煤層賦存情況

E1305工作面回采煤層為3#煤層，賦存于二疊系下統(tǒng)山西組（P1s），為瀉湖相沉積，黑色，塊狀，以亮煤為主，暗煤次之，光亮型煤，參差狀斷口，似金屬光澤。煤層厚度較穩(wěn)定，煤厚6.77m～7.48m，平均厚度7.06m，該工作面內(nèi)煤層傾角2°～10°，平均角度5°。根據(jù)目前開采揭露，工作面局部出現(xiàn)煤層厚度增加、傾角變大現(xiàn)象，開采條件復(fù)雜。

2 開采技術(shù)條件

2013年度高河礦井瓦斯涌出量測(cè)定結(jié)果可知礦井絕對(duì)瓦斯涌出量240.70m3/min，為高瓦斯礦井；該工作面所采3#煤層具有煤塵爆炸性；無(wú)煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)性；無(wú)自然發(fā)火現(xiàn)象，屬不易自燃煤層；地溫19.9℃左右屬于正常地溫；地壓正常。

3 采煤工藝比選

根據(jù)高河礦煤厚度呈不規(guī)則分布，厚度變化系數(shù)較大，開采技術(shù)條件復(fù)雜的特點(diǎn)，礦井可選用的采煤工藝有綜采放頂煤一次采全高和分層綜采兩個(gè)方案，現(xiàn)將兩種方案優(yōu)缺點(diǎn)比較如下。

3.1 分層綜采

分層開采掘進(jìn)率高，工效低，經(jīng)濟(jì)效益差，但由于回采率高，適應(yīng)性廣，現(xiàn)還有一定的市場(chǎng)，適用于不適宜放頂煤開采的厚煤層開采。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，工作面3#煤煤厚6.77m～7.48m，平均厚度7.06m，工作面局部出現(xiàn)煤層厚度增加、傾角變大現(xiàn)象，開采條件復(fù)雜，若選用分層開采，最多能分為三層。但分層開采存在如下問題：（1）開采投入高，人工鋪網(wǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作面工序復(fù)雜，工作面需要多掘進(jìn)三組工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽，煤巷掘進(jìn)工程量大，回采工作面搬家倒面次數(shù)多，搬家費(fèi)用高。（2）區(qū)段分層周期長(zhǎng)，多次啟閉，引起自燃發(fā)火頻繁；工作面產(chǎn)量低；工作面的機(jī)動(dòng)性變差，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性降低，資源損失增大。

3.2 綜放開采

我國(guó)綜采放頂煤始于20世紀(jì)80年代初，20多年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，目前綜放開采單面年產(chǎn)最高已超550萬(wàn)噸，我國(guó)已成為世界上綜放開采技術(shù)發(fā)展最快、擁有綜放工作面最多的國(guó)家。實(shí)踐證明，在厚煤層中采用放頂煤開采較分層開采具有明顯的優(yōu)越性。

綜放開采主要優(yōu)點(diǎn)有：順槽掘進(jìn)量少，掘進(jìn)費(fèi)用低，緩和了采掘關(guān)系；減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面搬遷、安裝的費(fèi)用；較分層開采減少了鋪網(wǎng)工序，降低了材料、工資及巷道維護(hù)等費(fèi)用；提高了塊煤率，提高了煤炭售價(jià)；減少了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)（如采煤機(jī)），相對(duì)減少了設(shè)備折舊費(fèi)或租賃費(fèi)；有利于礦井的集中生產(chǎn)和集中控制，有利于實(shí)現(xiàn)減面、減人、提效的目標(biāo)；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。資料統(tǒng)計(jì)表明，放頂煤比分層開采提高工效2～5倍，噸煤成本降低8～20元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著；對(duì)于厚度變化較大的厚煤層，更利于提高回采率，提高資源利用率。

綜放開采的缺點(diǎn)：對(duì)于厚度穩(wěn)定且采高適宜于分層的煤層，綜放工作面回采率偏低，一般在80%～85%左右；煤塵大，一般比分層開采高出1～3倍；對(duì)于硬度大、裂隙不發(fā)育、埋藏淺、地壓小的煤層適應(yīng)性差。雖然綜放開采存在一些問題，但經(jīng)過近20年的科研和生產(chǎn)實(shí)踐，大部分問題已有了比較完善的應(yīng)對(duì)措施。

3.3 結(jié)論

由于綜放開采較分層綜采有較大的優(yōu)勢(shì)，不僅經(jīng)濟(jì)效益好，而且技術(shù)可行，3#煤層的采煤方法采用大采高綜放一次采全高。

4 采煤工藝

4.1 回采工序

采煤機(jī)斜切進(jìn)刀→割煤→移架→推前部刮板輸送機(jī)→放煤→拉后部刮板輸送機(jī)→推移轉(zhuǎn)載機(jī)→拉前、后刮板輸送機(jī)機(jī)頭→下一循環(huán)采煤機(jī)斜切進(jìn)刀。

4.2 說(shuō)明

（1）割煤。工作面采用太原礦山機(jī)械廠生產(chǎn)的MG400/930-WD電牽引雙滾筒采煤機(jī)（滾筒有效截深800mm）進(jìn)行割煤。其技術(shù)特征見表1。

表1 采煤機(jī)主要技術(shù)特征表

正常割煤時(shí)，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤。采煤機(jī)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，煤被滾筒上的截齒破碎下來(lái)，并由滾筒上的螺旋葉片裝入前刮板運(yùn)輸機(jī)。少量煤在推前刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)被鏟煤板裝入刮板運(yùn)輸機(jī)內(nèi)。極少量散落在支架與支架間、支架與前溜間的浮煤，由人工裝入前刮板運(yùn)輸機(jī)。采煤機(jī)進(jìn)刀方式見圖1。

圖1 割煤進(jìn)刀圖

工作面采高控制在3.5±0.1m，保證工作面“三直一平”要求。

（2）移架。本工作面采用ZF8500/22/42型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架，操作方式為手動(dòng)快速操作移架，移架步距800mm。正常情況移架滯后采煤機(jī)后滾筒5m進(jìn)行，及時(shí)支護(hù)頂板，根據(jù)頂板情況，可緊跟前滾筒拉架，局部煤墻片幫較寬或頂板破碎時(shí)超前移架控制頂板。操作要求：收側(cè)護(hù)板時(shí)，側(cè)護(hù)板正下方嚴(yán)禁站人，并且與相臨支架不咬、不啃；移架要帶壓移架，做到快、勻、正、直、穩(wěn)；支架前柱及前梁初撐力要達(dá)到24MPa；及時(shí)打出逼幫板。

（3）推前部刮板輸送機(jī)、拉后部刮板輸送機(jī)。

（4）放頂煤。移過支架、后部刮板輸送機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，方可放煤。一旦輸送機(jī)停止（或低速）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，立即停止放煤。

（5）運(yùn)煤。工作面機(jī)組割下的底煤和支架放下的頂煤分別由前后兩部輸送機(jī)運(yùn)至端頭卸載，經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)→E1305膠帶順槽膠帶輸送機(jī)→東翼膠帶大巷膠帶輸送機(jī)→煤倉(cāng)→主井提升至地面。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用ZF8500/22/42型四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架支護(hù)工作面，MG400/930-WD電牽引雙滾筒采煤機(jī)割煤，克服了傳統(tǒng)封大采高綜放采煤工藝等諸多缺點(diǎn)，工作面回采效果好，工藝簡(jiǎn)單，回采率高，工作面切眼長(zhǎng)275m，煤層平均厚度為7.06m，工作面采高3.5±0.1m，放煤高度3.56m，采放比1：1.017，割煤回收率為98%，頂煤回收率為88%，工作面的循環(huán)產(chǎn)量為1972.22噸。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社，2012.

[2]采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：丁源（1985-），男，內(nèi)蒙古集寧人，2010年畢業(yè)于太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院安全工程專業(yè)，現(xiàn)從事礦井設(shè)計(jì)工作。