胡鶴飛

（1.河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 河南 焦作 454003；2.平煤股份一礦 河南 平頂山 467000）

銹結(jié)假頂條件下電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)研究

胡鶴飛1、2

（1.河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 河南 焦作 454003；2.平煤股份一礦 河南 平頂山 467000）

電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)是近年來在我國逐漸興起的采煤工藝新技術(shù)，對提高綜采設(shè)備自動化裝備水平，改善作業(yè)環(huán)境，減少人員配備，降低勞動強度，實現(xiàn)銹結(jié)假頂條件下礦井安全高效生產(chǎn)，具有重要的現(xiàn)實意義。戊9—23030工作面為斜子面布置，頂板為銹結(jié)頂，在回采的過程中，還需要過拐點、接架等工作，安全管理十分困難。為提高資源回收率,降低勞動強度，提升安全系數(shù)，確保安全高效生產(chǎn)，研究銹結(jié)假頂條件下電液控綜采設(shè)備安全高效技術(shù)是最直接最有效的途徑。

電液控；安全高效；銹結(jié)假頂

0 引言

平煤股份一礦作為中平能化集團首個年產(chǎn)500萬噸礦井，隨著礦井開采的日益深入，因開采遺留問題及斷層使得工作面的形狀極不規(guī)則，對綜采工藝的使用效果有著直接影響。平煤股份一礦戊八煤層由于上分層戊8—23030工作面已經(jīng)回采，在設(shè)計戊9—23030時，頂板是銹結(jié)假頂，為避開落差15米走向550米大斷層影響，采面采用斜子面布置，在回采的過程中，傾向由初采的140米逐步延長到223米，且離拐點275米時，每4.7米就要在機尾接一組支架，這些都給采面管理造成很大的困難。如何采取切實有效措施加強頂板管理、設(shè)備管理、工藝管理等方面的技術(shù)研究安全快速回采，對于提高煤炭資源回收率達(dá)到精采細(xì)收，確保安全生產(chǎn)有非常重要的意義，也為今后電液控自動化回采工藝的更好地適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 戊9—23030工作面概況

戊9-23030采面位于二水平戊三采區(qū)東翼，上部為戊8-23030、戊8-23050采面采空區(qū)，東臨一、十礦井田邊界，西臨戊三回風(fēng)、皮帶、軌道三條下山，南鄰戊9-23010采面，北臨戊10-23070。地面標(biāo)高為+150～+320m，工作面標(biāo)高為-457～-525m，采面走向長1117-1309/1213m，傾斜長138/220 m，煤厚平均2.1 m，可采儲量55.2萬噸，工作面煤層基本穩(wěn)定，煤厚變化較大。工作面采用傾斜分層走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，多循環(huán)正規(guī)作業(yè)。采煤機兩端斜切進刀，雙向割煤，往返一次進兩刀，每刀進度0.6m。

2 主要研究、試驗內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵和創(chuàng)新點

2.1 研究和試驗內(nèi)容

通過調(diào)查研究，結(jié)合戊9—23030工作面實際回采條件，對電液控自動化綜采工作面開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進行研究，在國產(chǎn)電液控自動化工作面創(chuàng)月產(chǎn)原煤10-15萬噸、年產(chǎn)100萬噸，達(dá)到安全生產(chǎn)、創(chuàng)水平的目的。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵

（1）自動化綜機設(shè)備的配套安裝、使用及管理。（2）電液控自動化的在一礦的應(yīng)用及實現(xiàn)，填補了一礦自動化的空白，解決了一礦500萬噸持續(xù)性問題。（3）通過自動化的實施，成立大學(xué)生班組，有效地帶動職工整體素質(zhì)，鍛煉了隊伍，達(dá)到安全高效。（4）通過裝備提檔升級，解決了大落差、長距離的斷層硬過問題。

2.3 創(chuàng)新點

（1）控制系統(tǒng)由原來的手動操作逐漸改進為自動控制,大大加快了工作面的移架速度，從而使工作面產(chǎn)量成倍增加,實現(xiàn)了回采工作面的自動化。（2）對自動化綜采工作面開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進行研究，達(dá)到安全生產(chǎn)、創(chuàng)水平的目的。（3）過斷層期間根據(jù)巖性及巷道實際布置狀況，機巷采取樓上樓的巷道布置方式實現(xiàn)采面安全高效及整體布局推進。（4）采面過落差6—8米以上的斷層有2條，過走向260米落差4.5米的斷層一條，采面整體在過斷層期間達(dá)到月產(chǎn)8—10萬噸，實現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下創(chuàng)水平。（5）采面與上分層跳眼、搬家3次相比，下層全部硬過，自動化裝備效果明顯。

3 方案制訂及采取的主要措施

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制。（2）實現(xiàn)創(chuàng)月產(chǎn)10萬噸、年產(chǎn)100萬噸。（3）減少支架操作人員達(dá)到 80%，降低勞動強度，改善工作環(huán)境。（4）提高安全系數(shù)，保證采面安全生產(chǎn)。

3.2 實施方案

現(xiàn)場實踐選擇在電液控自動化戊9—23030工作面作為試驗地點，其工作面斷層發(fā)育，煤柱較多，頂板破碎，兩巷壓力大。（1）選擇技術(shù)過硬、管理嚴(yán)格的綜采一隊擔(dān)任試驗工作，隊伍組織中有礦綜采大學(xué)生班組。（2）對電液控自動化綜采工作面開采的頂板、采高、設(shè)備的管理及回采工藝進行調(diào)查研究，結(jié)合戊9—23030工作面回采條件，確定采取的安全技術(shù)措施。（3）在工作面回采時，在現(xiàn)場嚴(yán)格落實既定的頂板、采高、設(shè)備管理措施，并根據(jù)現(xiàn)場的變化及時進行修改和完善。（4）狠抓工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作，為安全生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。（5）采用電液控自動化綜機設(shè)備。（6）采煤方法采用走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。

3.3 電液控自動化綜采技術(shù)實現(xiàn)

采煤機自動化控制：在生產(chǎn)過程中，采煤機能夠按照存儲記憶的參數(shù)進行自動運行，實現(xiàn)無人操作。支架的自動控制：支架采用電液控制系統(tǒng)，電液控制系統(tǒng)在采煤機割煤過程中，隨采煤機的行進系統(tǒng)能夠控制支架的液壓系統(tǒng)，按采煤工藝的要求完成以下動作：支架前移（降柱、拉架、升柱），推刮板輸送機，噴霧降塵。

戊9-23030工作面自動化采面設(shè)備主要包括智能乳化液泵站系統(tǒng)、電液控系統(tǒng)、液壓支架和采煤機。泵站系統(tǒng)是由淄博市博山防爆電器有限公司生產(chǎn)的智能乳化液泵站，具有軟化純凈水、自動配液、進回液自動反沖洗過濾、各種數(shù)據(jù)監(jiān)測（液位、油位、油溫、油壓、濃度）、停機保護（爆管、超低液位）等功能。電液控制系統(tǒng)為重慶航天集團生產(chǎn)的ZDYA-ZA電液控制系統(tǒng)，具有鄰架控制、三機聯(lián)動、成組動作、組合動作等多種功能。液壓支架為河南礦機有限公司生產(chǎn)的ZY5000/14/30-D型支撐掩護式支架。采煤機為雞西煤礦機械有限公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速電牽引雙滾筒采煤機，最大截割高度3.2米，具有完整的電控保護系統(tǒng)。

表 戊9—23030電液控配套設(shè)備選型

4 安全高效生產(chǎn)技術(shù)研究

4.1 回采工藝及勞動組織

工作面采用走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，多循環(huán)正規(guī)作業(yè)。采煤機兩端斜切進刀，雙向割煤，往返一次進兩刀，每刀進度0.6m。分段追機拉移支架和移運輸機，移架滯后采煤機3～5m，移運輸機滯后采煤機15m左右。工作面上、下端頭分別采用一對4.4m長鋼梁聯(lián)鎖托棚支護，一梁三柱。兩巷替棚段長10-12m，沿走向掛兩排鉸接頂梁，單體柱做腿，一梁一柱，外段超前采面 50m掛三排鉸接頂梁加強支護，拱形棚子用單體柱打點柱加強支護。工作面采用“四六”制作業(yè)，三班采煤，一班檢修。工作面頂板破碎處鋪金屬網(wǎng)。金屬網(wǎng)采用12#鍍鋅鐵絲編織成經(jīng)緯網(wǎng)，長10m，寬1.2m。鋪網(wǎng)方式為架前鋪頂網(wǎng)，頂板破碎段或過構(gòu)造時鋪雙層網(wǎng)，用圓木或大板架走向梁或順山板。

4.2 工作面破碎頂板管理

上、下端頭處三角區(qū)管理：過機頭、機尾時，支架梁端架走向梁托頂，煤機割至端頭時留 0.5-0.8m煤皮不割透，控頂后再用煤機割去下部煤體。要保證端頭至采面10-15m運輸機平緩過渡，并保持機頭機尾處高度。

利用液壓支架主動控制頂板:保持支架前梁接頂良好，并有足夠的支撐力。采高發(fā)生變化時要及時調(diào)整立柱加長段。嚴(yán)禁空頂，嚴(yán)禁前梁上有浮矸。減少端面距。堅持追機移架和超前移架，減少端面空頂距離和空頂時間。頂板破碎段要及時上走向梁和順山板，保持端面空頂距離不大于0.34m。堅持擦頂帶壓快速移架，降低頂板下沉量，保持頂板完整。

4.3 工作面機尾甩斜子管理

在采面初采前風(fēng)巷有38米斜子，按保持正常偽斜8米計算，采面機尾需要甩30米斜子，甩斜子時按機頭：機尾（1：10）進行，每割1個機頭過10個機尾，當(dāng)在甩斜子期間如果機頭下竄可將甩斜子調(diào)整比例。當(dāng)機頭進3.3m時，機尾進33m后，由技術(shù)員確定甩斜子是否結(jié)束，甩斜子結(jié)束后開始調(diào)整偽傾斜，至到偽傾斜合適，然后正常推進，兩巷平行推進。甩斜子采用大斜子套小斜子的方法，以順直運輸機為標(biāo)準(zhǔn)，防止運輸機出現(xiàn)陡彎和死彎。機尾甩斜子原則上機頭不動，只過機尾，為使溜子順直，每割10個機尾割1次通刀，讓機頭有活動的余地，（如果機頭下滑的厲害可調(diào)整機頭與機尾比例）第 10次割通刀，推溜、拉架都以下往上進行。斜子頭位置盡量選在頂板較好的地方，若必須放在條件差的地方時要先架順山板或走向梁配合單體柱維護好頂板。甩斜子期間要固定專人推溜拉架，前后對照，保證支架拉直溜子推直。溜子出現(xiàn)彎曲時，推溜工要及時將溜子推直，支架工要及時靠架，確保采面溜子、支架直。為保證溜子能推夠、推直，煤機司機要放慢牽引速度，把浮煤盡量拾凈，把底板盡量割平。甩機尾及平推的過程中要密切注意采面溜子、支架的下滑情況。原則上以采面支架不倒架、不咬架為準(zhǔn)。出現(xiàn)采面溜子機頭下滑過快，以及采面支架出現(xiàn)倒架、咬架，要及時進行調(diào)架，防止擠架、咬架發(fā)生，調(diào)架遵循作業(yè)規(guī)程移架章節(jié)中的有關(guān)規(guī)定。并匯報隊值班干部。

5 結(jié)論

通過對電液控綜采設(shè)備在復(fù)雜頂板條件下自動化綜采系統(tǒng)的研究、戊9-23030工作面設(shè)備選型研究、生產(chǎn)技術(shù)研究、綜機設(shè)備使用與檢修，進一步加強對工作面的研究，其中過落差達(dá)4.5米、7.5米的15#、16#斷層的方案的論證，不僅節(jié)約了煤炭資源，提高了煤炭回采率，同時在國產(chǎn)電液控設(shè)備條件下達(dá)到月產(chǎn)10-15萬噸、年產(chǎn)100萬噸的目標(biāo)，創(chuàng)同等條件下安全高效，達(dá)到國內(nèi)先進水平，同時采用的電液控設(shè)備達(dá)到國際先進水平。為以后采煤方法的自動化、信息化奠定了一定的基礎(chǔ)。

[1]馬士亮.無膠結(jié)假頂條件下頂板控制技術(shù)研究[J].山東煤炭學(xué)會優(yōu)秀學(xué)術(shù), 2004.

[2]田清長.應(yīng)用電液控制系統(tǒng)跟機自動化技術(shù)——改進綜采工作面回采工藝,實現(xiàn)安全高產(chǎn)高效管理[J].《中國科技縱橫》, 2011, 第13期(13):318-319

[3]雷其春.無膠結(jié)假頂條件下工作面頂板控制研究[J].東北大學(xué), 2003

[4]陳培鋒.核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)動態(tài)概率安全評價方法研究[J].《廈門大學(xué)》, 2014

[5]萬軍，彭波，高安，王政委.電液控自動化綜采工作面的技術(shù)分析與研究[J].《能源技術(shù)與管理》, 2014