陳 程
(大同煤礦集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,山西 大同 037003)
同煤集團(tuán)煤峪口礦3 號(hào)煤層的平均厚度為5.6 m,煤層中含有一層穩(wěn)定的矸石,距離煤層底板0.6 m,矸石的厚度為0.28 m。煤層頂?shù)装逯饕悄鄮r和炭質(zhì)泥巖,其中,頂板是砂質(zhì)泥巖和粉砂巖,局部含有粒級(jí)不同的砂巖,底板是砂質(zhì)泥巖和泥巖,局部含有少量細(xì)粒砂巖;煤層的整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,厚度比較穩(wěn)定[1]。煤峪口礦目前采用大采高采煤工藝,對(duì)煤層厚度以及巷道頂?shù)装宓囊蠖急容^高,而且在開(kāi)采過(guò)程中,煤壁容易出現(xiàn)片幫,頂板管理困難,隨著開(kāi)采高度的增加,頂煤回收率大大降低。
煤峪口礦工作面回風(fēng)巷和進(jìn)風(fēng)巷都是沿著煤層頂板掘進(jìn),呈傾斜布置?,F(xiàn)場(chǎng)采煤工作面見(jiàn)圖1,其中回風(fēng)巷長(zhǎng)度為756 m,進(jìn)風(fēng)巷長(zhǎng)度為678 m,切眼走向長(zhǎng)度為234 m?;仫L(fēng)巷的斷面呈矩形,采用全錨聯(lián)合支護(hù),斷面的凈高為2.8 m,凈寬為4.1 m,斷面的毛高為3.2 m,毛寬為4.2 m;巷中鋪設(shè)專用的管路和電纜,為開(kāi)采工作面提供水、電、氣。進(jìn)風(fēng)巷的斷面呈矩形,采用全錨聯(lián)合支護(hù),斷面的凈高為2.95 m,凈寬為4.66 m,斷面的毛高為3.2 m,毛寬為4.78 m;同時(shí),鋪設(shè)轉(zhuǎn)載機(jī)、輸送機(jī)、單軌吊等設(shè)備,為運(yùn)輸材料提供通道,鋪設(shè)專用的管路和電纜,為工作面提供水、電、氣。切眼的斷面呈矩形,便于各類綜采設(shè)備的布置,為開(kāi)采提供服務(wù),連通回風(fēng)巷和進(jìn)風(fēng)巷,形成完整的采煤系統(tǒng)[2]。
圖1 現(xiàn)場(chǎng)采煤工作面
根據(jù)煤層地質(zhì)條件,結(jié)合工作面巷道布置方式,設(shè)計(jì)采用放頂煤采煤工藝[3],見(jiàn)圖2。在工作面前后使用SGZ-1000/1400 型號(hào)的刮板輸送機(jī),以巷道頂梁為分界,在上部采用采煤機(jī)割煤,將放下的頂煤直接落入刮板輸送機(jī)運(yùn)出,實(shí)行即采即放,跟機(jī)放頂煤的作業(yè)方式。
圖2 放頂煤開(kāi)采形式
使用雙滾筒采煤機(jī)對(duì)工作面進(jìn)行割煤,在工作面的兩端采用斜切的方式進(jìn)行截割[4]。一般采煤機(jī)的截割深度為500~800 mm,采煤高度為2 400 mm,循環(huán)進(jìn)度為800 mm。在進(jìn)行割煤的過(guò)程中,確保兩個(gè)滾筒相互協(xié)調(diào),右滾筒對(duì)頂煤進(jìn)行截割,左滾筒對(duì)底煤進(jìn)行截割,割通煤壁后,將右滾筒降低一定的高度對(duì)底煤進(jìn)行截割,空刀上返清理浮煤,然后沿輸送機(jī)彎曲段進(jìn)行反向割煤,將左滾筒升高對(duì)頂煤進(jìn)行截割,右滾筒降低對(duì)底煤進(jìn)行截割,直到煤壁成直線段,將輸送機(jī)推直,再調(diào)換滾筒的上下位置,返回到輸送機(jī)的機(jī)頭,如此往復(fù)完成割煤作業(yè)。
采煤機(jī)落煤后,及時(shí)進(jìn)行推前溜,確保有0.8 m截深,采煤機(jī)在前,移架滯后采煤機(jī)小于15 架,在移架時(shí)要堅(jiān)持帶壓擦頂,減少支架的下降高度,設(shè)計(jì)護(hù)幫板和伸縮梁,在移架后及時(shí)伸出伸縮梁,對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù),在護(hù)幫板的作用下,對(duì)煤壁進(jìn)行保護(hù),確保移架后的支架在一條直線上,初撐力在1 940 kN以上。
在移架后,距離采煤機(jī)15 m 處,進(jìn)行推移前部輸送機(jī)作業(yè)。如果在此過(guò)程中使用多架輸送機(jī),要相互協(xié)調(diào)、配合完成推移作業(yè);也可以分階段進(jìn)行推移,在距采煤機(jī)5 m 時(shí)開(kāi)始推移,每次推移距離小于300 mm,依次推移2~3 次后,將前部輸送機(jī)推移到煤壁處;推移時(shí)要從兩頭開(kāi)始,前部輸送機(jī)的彎曲一端要大于15 m,推移前后成一條直線,避免出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎。
根據(jù)頂煤的實(shí)際情況,選擇合理的放頂煤采煤方式。采煤機(jī)在割完第二刀煤后,進(jìn)行移架、放頂煤,前割后放或是前放后割,采放比為1:3,放煤步距為1.26 m。注意放頂煤的順序,確保頂煤從工作面的機(jī)頭處開(kāi)始放出,依次向機(jī)尾進(jìn)行放煤作業(yè),在放煤作業(yè)中,遇到放煤口被較大的頂煤堵塞時(shí),可以使用液壓支架上的攪動(dòng)桿,將頂煤攪碎,確保放頂煤作業(yè)的順利完成。為了提高頂煤的回收率,在頂煤塊度比較小時(shí),基本支架側(cè)的過(guò)渡支架可以適量進(jìn)行放煤。
在割完煤并且見(jiàn)矸后,進(jìn)行拉后溜作業(yè),采用合理的操作方法,移動(dòng)輸送機(jī)千斤頂?shù)胶侠淼姆秶鷥?nèi),從機(jī)頭上行至機(jī)尾,在這一過(guò)程中,要考慮采煤機(jī)的連接位置,以及鄰架和溜槽的連接,避免安全事故的發(fā)生,造成人員傷亡。
對(duì)3 號(hào)煤層的頂板和端頭進(jìn)行支護(hù),在工作面上共安裝工作阻力為1180 kN的液壓支架172 架,每臺(tái)液壓支架的強(qiáng)度為365.8 kN/m2,支架的高度為2.33 m。采用十字梁組成的網(wǎng)狀頂梁與液壓支架相互配合,對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。工作面上下端頭的支護(hù)是連接切眼和上下巷的關(guān)鍵部位,3 號(hào)煤層采用排頭架支護(hù)方式,以提高支護(hù)的可靠性,見(jiàn)圖3。
圖3 端頭支護(hù)
對(duì)3 號(hào)煤層使用放頂煤工藝,在有效支護(hù)范圍內(nèi),很好地解決了液壓支架作業(yè)難的問(wèn)題,減少了頂板事故的發(fā)生,優(yōu)化了巷道的布置,提高了采煤系統(tǒng)的安全性,回采工效由3.5 t/工提升到12 t/工,降低巷道掘進(jìn)量,回采率達(dá)到80%。
針對(duì)煤峪口礦頂煤回收率低的問(wèn)題,根據(jù)工作面巷道布置方式,提出放頂煤采煤工藝技術(shù),結(jié)果如下:
1)對(duì)割煤、移架、推移前部輸送機(jī)、放頂煤、拉后溜等關(guān)鍵工序進(jìn)行研究,采用即采即放,跟機(jī)放頂煤的作業(yè)方式,解決液壓支架難以控制頂板的問(wèn)題,提高采煤系統(tǒng)的安全性。
2)在3 號(hào)煤層使用放頂煤工藝后,回采工效由3.5 t/工提升到12 t/工,降低巷道掘進(jìn)量,回采率達(dá)到80%。