綜采工作面三角煤回采工藝研究

王碧榮

（山西臨汾西山能源有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000）

隨著煤炭開采技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井開采地質(zhì)條件愈加復(fù)雜，工作面的布置形式多種多樣[1]，若一味采用相同的開采方法，不僅不能發(fā)揮出開采的機(jī)械化水平，還會(huì)造成煤炭損失。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)礦井的三角煤浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，為了提高煤炭的回收率，需要對(duì)開采方法做出改進(jìn)[2]。本文針對(duì)斜溝礦三角煤進(jìn)行了開采工藝的討論，并將新工藝進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果顯示，三角煤的合理回采有效減少了煤炭資源的浪費(fèi)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[3-5]。

1 工程概況

隨著礦井開采技術(shù)的不斷提高，采煤工藝由最先的炮采工藝轉(zhuǎn)變?yōu)榫C采，逐步實(shí)現(xiàn)了開采的智能化、機(jī)械化。斜溝煤礦為低瓦斯礦井，現(xiàn)正在回采500工作面，該工作面位于井田規(guī)劃的東側(cè)，目前已經(jīng)回采290 m，即將完成整個(gè)工作面的回采工作，工作面回采過(guò)程中共留設(shè)25m的保護(hù)煤柱，與運(yùn)輸大巷形成了一定范圍的三角煤區(qū)域，三角煤區(qū)域長(zhǎng)21 m，最大寬度達(dá)到155m。500工作面為綜采工作面，采用U型通風(fēng)方式，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為1.5 m3/min，工作面頂?shù)装鍘r層特征如表1所示。

表1 斜溝礦500工作面頂?shù)装鍘r層特征表

2 三角煤開采工藝

三角煤因其特殊的形狀使得回采較難，一般情況下，三角煤的長(zhǎng)度小于工作面的長(zhǎng)度，在工作面回采過(guò)程中，需要不斷調(diào)整機(jī)械設(shè)備的數(shù)量，以滿足其長(zhǎng)度的變化。此外，三角煤的存在加大了巷道圍巖的變形，不同寬度煤柱的支撐以及加強(qiáng)支護(hù)的費(fèi)用都較高，當(dāng)采空區(qū)頂板垮落時(shí)，礦壓明顯，易導(dǎo)致圍巖嚴(yán)重變形，甚至發(fā)生支架坍塌事故[6-7]。

三角煤回采的核心是在工作面回采過(guò)程中不斷縮減刮板輸送機(jī)的節(jié)數(shù)，在原支護(hù)的基礎(chǔ)上，工作面在推進(jìn)至一定距離后，縮減一定數(shù)量的刮板輸送機(jī)節(jié)數(shù)，使得輸送機(jī)尾部形成階梯狀，最終與工作面綜采線平行，直至工作面封閉。

在對(duì)斜溝礦500工作面三角煤回采參數(shù)進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)首先確定各個(gè)參數(shù)之間的位置，如圖1所示。圖中L為端頭支架個(gè)數(shù)，一般取值L=4，當(dāng)L=0時(shí)，表示沒有端頭架特殊處理工藝；A為中間架距離機(jī)頭或機(jī)尾的距離，主要用于確定中間架范圍；N為推溜支架距離機(jī)頭或機(jī)尾的距離，主要作用是確定推溜開始點(diǎn)；O為推溜支架距離機(jī)頭或機(jī)尾的距離，主要作用是確定推溜結(jié)束點(diǎn)；P為人工干預(yù)時(shí)，煤機(jī)距離機(jī)頭或機(jī)尾的最小距離，用于確定斜切進(jìn)刀段的開始點(diǎn)[8-9]。

圖1 各參數(shù)位置圖

斜溝礦500工作面三角煤回采工藝如下（中間段回采工藝如下頁(yè)圖2所示）：根據(jù)工作面500實(shí)際開采情況，確定小號(hào)支架號(hào)為10號(hào)，大號(hào)支架號(hào)為140號(hào)，當(dāng)在中間段進(jìn)行回采時(shí)，煤機(jī)前收護(hù)幫，收伸縮梁，同時(shí)進(jìn)行噴霧工作，煤機(jī)后伸護(hù)幫，伸伸縮梁，同時(shí)進(jìn)行噴霧、拉架、推溜等工作；中間段完成后進(jìn)入掃底煤段，此時(shí)需要人工切換工藝段，煤機(jī)前收護(hù)幫，煤機(jī)后伸護(hù)幫，隨后進(jìn)行移架操作，按照從大號(hào)向小號(hào)方向，即A—L的順序依次完成移架操作，移架過(guò)程中還應(yīng)注意掃底煤時(shí)的左右兩個(gè)滾筒高度的及時(shí)調(diào)整，前滾筒降低，后滾筒抬起，在進(jìn)拐彎段過(guò)程中所有支架都不動(dòng)作，當(dāng)采煤機(jī)逐漸向機(jī)尾行走時(shí)，且實(shí)際進(jìn)刀已完成后，進(jìn)行人工干預(yù)；從掃底煤段切換工藝段到斜切進(jìn)刀，按照從大號(hào)向小號(hào)方向開始進(jìn)行推溜，采取逐架間隔推溜的方式，確保間隔時(shí)間最少為2 s，推溜工作時(shí)確保機(jī)頭整體直線推出；隨后人工進(jìn)行切換工藝，從斜切進(jìn)刀段切到割三角煤段，同理，按照從大號(hào)向小號(hào)方向，即A—L的順序進(jìn)行移架，從N點(diǎn)開始跟機(jī)移架到A點(diǎn)停止，可以設(shè)置執(zhí)行移架的支架在煤機(jī)位置前或煤機(jī)位置后，至L架范圍內(nèi)，移架結(jié)束；人工切換工藝段，從割三角煤段切段到二次掃底煤段，二次掃底煤不推溜，煤機(jī)前收護(hù)幫，煤機(jī)后伸護(hù)幫，人工切換工藝段后，在A到L移架范圍內(nèi)的支架開始執(zhí)行移架動(dòng)作，依舊按照從大號(hào)向小號(hào)的方向執(zhí)行，煤機(jī)走到N架時(shí)，機(jī)頭L架開始整體推溜，保證機(jī)頭整體直線推出（由溜子機(jī)頭設(shè)備決定），二次掃底煤段回采工藝如圖3所示；人工切換工藝段，從二次掃底煤段到中間段，L+1架開始推到跟機(jī)移架重合點(diǎn)，補(bǔ)推溜支架與煤機(jī)距離不小于煤機(jī)后推溜距離，N點(diǎn)后向機(jī)尾方向逐個(gè)補(bǔ)移架支架，補(bǔ)移架支架時(shí)與煤機(jī)距離不能小于煤機(jī)后移架距離，二次掃底煤段到中間回采工藝如圖4所示。煤機(jī)從機(jī)頭向機(jī)尾方向前進(jìn)，開始一個(gè)新的循環(huán)[10]。

圖2 中間段回采工藝

圖3 二次掃底煤段回采工藝

圖4 二次掃底煤段到中間回采工藝

3 具體實(shí)施方案

為了更好地把控三角煤與工作面的位置關(guān)系，需要提前了解工作面的寬度與高度，在采空區(qū)頂板完全垮落的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行拆架工作。根據(jù)500工作面實(shí)際回采情況，確定工作面回采4 m后，拆除3臺(tái)支架，此時(shí)，為減少因?yàn)橹Ъ懿鸪龓?lái)的漏頂問題，需要在機(jī)尾處搭設(shè)菱形鋼網(wǎng)，同時(shí)在頂板上的出口位置架設(shè)單體液壓支柱，便于支護(hù)的回撤[11]。

支架的拆除工作必須有序進(jìn)行，首先拆除輸送機(jī)機(jī)尾部分的支架，最后拆除機(jī)頭部分的支架，當(dāng)支架拆除運(yùn)出后，進(jìn)行輸送機(jī)的拆除，最后斷開刮板槽。整個(gè)施工過(guò)程采用“三八”制工作，早班主要負(fù)責(zé)支架的拆除工作，中班和夜班負(fù)責(zé)工作面的推進(jìn)，確保每天可以推進(jìn)6刀。

4 回采效果評(píng)價(jià)

采用此方法順利完成了500工作面三角煤的回采工作，提高了煤炭的回收率，為礦井帶來(lái)了直觀的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，此次三角煤回采共回收煤15 689 t，煤?jiǎn)蝺r(jià)按照450元/t計(jì)算，共增加了706萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益，如果按照此方法繼續(xù)開采其他工作面，經(jīng)濟(jì)效益可觀。通過(guò)此次三角煤回采工作，完善了礦井煤炭開采工藝，不僅為工作面的接替提供了足夠時(shí)間，也為高效回采提供了新的方法[12]。該回采方法簡(jiǎn)單、可行，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得大力推廣。