常景保

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203)

針對(duì)某礦典型大采高綜采工作面所面臨的俯采角度過大的技術(shù)難題，在綜合大量技術(shù)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)參考的基礎(chǔ)上，對(duì)其俯采采煤工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，首先對(duì)液壓支架的常規(guī)工況進(jìn)行受力分析，得出其重心控制要點(diǎn)，其次對(duì)采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)的運(yùn)行及維護(hù)要點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)工作面的支架—圍巖關(guān)系進(jìn)行重點(diǎn)管理，保障了本工作面的安全順利回采，同時(shí)對(duì)類似地質(zhì)生產(chǎn)條件下的回采工作有一定的借鑒意義。

大采高綜采；向斜構(gòu)造；俯采工藝；頂板控制；支架-圍巖

我國(guó)煤炭資源賦存豐富，但隨著連年開采，賦存條件好、開采條件優(yōu)的資源越來越少，許多礦井面臨地質(zhì)條件復(fù)雜、開采難度大甚至資源枯竭等難題，因此，如何加大技術(shù)、裝備研發(fā)與應(yīng)用力度，并加強(qiáng)賦存條件差、回采技術(shù)難度大的煤炭資源回收實(shí)踐，在我國(guó)未來的煤炭開采行業(yè)變得至關(guān)重要[1-2]。

某礦是集團(tuán)公司的支柱煤礦，產(chǎn)能達(dá)到600萬噸以上，回采年限已達(dá)30年以上。面臨國(guó)家宏觀市場(chǎng)調(diào)控、煤企轉(zhuǎn)型發(fā)展的大背景，更加注重提質(zhì)增效，不斷變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)理念，通過加大科研力度、優(yōu)化回采工藝、降低生產(chǎn)成本等手段，順利實(shí)施了地質(zhì)條件極為復(fù)雜的2612大采高綜采工作面的論證批復(fù)及采掘工作，尤其是對(duì)最大19°的煤層大采高俯采工藝進(jìn)行了優(yōu)化完善，良好完成了預(yù)期技術(shù)攻關(guān)任務(wù)及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。

1 工程背景

本礦2號(hào)煤層是主采煤層，賦存較穩(wěn)定，煤層平均厚度4.2 m，但受地質(zhì)條件影響，該煤層在深部區(qū)域賦存一層較厚夾矸層，夾矸層厚度約1 m～2 m，上層煤厚約2.5 m～3.5 m，下層煤厚約1.0 m～1.5 m，導(dǎo)致該區(qū)域煤層增厚至6.5 m左右，2612工作面即布置在2號(hào)煤層的該區(qū)域。2612工作面是該區(qū)域首個(gè)大采高綜采工作面，采用大采高綜采支架一次采全高，垮落法管理頂板，工作面上下順槽沿煤層頂板掘進(jìn)，工作面頂?shù)装迩闆r如表1所示。

表1 工作面頂?shù)装鍘r性賦存特征表

本工作面技術(shù)難點(diǎn)之一在于煤層受某較大向斜構(gòu)造影響，煤層沿工作面推進(jìn)方向傾角變化較大，最大俯采角度達(dá)到19度，對(duì)大采高工作面的回采帶來極大困難，尤其是對(duì)現(xiàn)有的采煤工藝提出較大挑戰(zhàn)[3-4]，本文即對(duì)該地質(zhì)及生產(chǎn)條件下的大采高工作面俯采工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。

2 大采高俯采工藝優(yōu)化

2.1 液壓支架受力分析及參數(shù)優(yōu)化

2612工作面配備ZY10800/30/65D型兩柱掩護(hù)式液壓支架。對(duì)于大傾角工作面或俯采、仰采工作面，液壓支架在對(duì)回采空間圍巖進(jìn)行支護(hù)的同時(shí)，還要防止自身的下滑或傾倒，尤其是對(duì)于大采高工作面，因其重心高、穩(wěn)定性差，更容易發(fā)生下滑或傾倒。根據(jù)受力分析，液壓支架正常支護(hù)狀態(tài)下主要承受重力、頂板壓力、底板的支撐力、俯采煤壁反作用力等，如果液壓支架受力不平衡發(fā)生失穩(wěn)，就有可能導(dǎo)致支架側(cè)向傾倒或底座后部抬起脫離底板，進(jìn)而頂板冒落矸石滾入底座下部，導(dǎo)致支架底座失穩(wěn)程度加劇，可能導(dǎo)致支架傾倒或翻轉(zhuǎn)，失去支護(hù)能力。

因此，必須控制液壓支架重心位置處于合理范圍，設(shè)支架底座前端與底板接觸點(diǎn)為D點(diǎn)，必須保證支架重心垂線與底板的交點(diǎn)A點(diǎn)落在D點(diǎn)之后，方可保證支架不前傾；這就對(duì)端面煤巖體支護(hù)提出更高要求，保證給予支架前端以足夠的反向阻力，從而使支架狀態(tài)與圍巖支護(hù)良性循環(huán)，達(dá)到良好的支護(hù)效果[5]。

2.2 其他回采工藝及參數(shù)優(yōu)化

1) 采煤機(jī)割煤因俯采角度過大，采煤機(jī)運(yùn)行期間重心前移，導(dǎo)致采煤機(jī)齒軌輪、導(dǎo)向滑靴與銷排間受力增大，造成采煤機(jī)牽引阻力增大，尤其是上行期間運(yùn)行困難，同時(shí)造成采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)行走部磨損加劇，電牽引系統(tǒng)工作壓力增大、電控系統(tǒng)失穩(wěn)等故障。所采取的優(yōu)化措施包括：采煤機(jī)由雙向割煤變?yōu)閱蜗蚋蠲海瓷闲信芸盏?、下行割煤，同時(shí)上行期間適當(dāng)加快行走速度(不低于9 m/min)，依靠速度抵抗阻力，減輕運(yùn)行壓力；更換輕型截割滾筒，為機(jī)身減重約8 t，減輕俯采壓力；加強(qiáng)設(shè)備檢修維護(hù)，及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的齒軌輪及行走部等零部件，并加強(qiáng)電控系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)的日常排查，及時(shí)處理故障。

2) 工作面刮板輸送機(jī)擔(dān)負(fù)采煤機(jī)的行走跑道任務(wù)，日常生產(chǎn)過程中必須保證輸送機(jī)平直，輸送機(jī)運(yùn)行期間才可推移，防止人為損害設(shè)備；加強(qiáng)刮板輸送機(jī)鏟煤板的檢查維護(hù)，保證鏟煤板正常產(chǎn)煤，保證底板平直；加強(qiáng)設(shè)備檢修維護(hù)，及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的銷排等零部件，并加強(qiáng)各類軸銷、限位器的日常排查，及時(shí)處理故障。

3) 大傾角工作面俯采，對(duì)液壓支架的支護(hù)工況影響較大，一是針對(duì)工作面支架下滑出現(xiàn)的咬架或支架間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)的問題，采用從下向上的拉架順序，并使用好側(cè)護(hù)板調(diào)整好支架間隙，既要防止擠架咬架，又要防止支架側(cè)向阻力不足造成的傾倒現(xiàn)象；二是必須保證液壓支架足夠的支護(hù)強(qiáng)度，初撐力達(dá)標(biāo)，及時(shí)拉移支架，并保證液壓支架前探梁及護(hù)幫板及時(shí)護(hù)幫護(hù)頂，控制好端面煤巖體，保證良好的支架—圍巖關(guān)系；三是加強(qiáng)液壓支架日常的檢修維護(hù)工作，嚴(yán)禁設(shè)備帶病作業(yè)，保證支架處理良好工作狀態(tài)。

3 結(jié)語

我國(guó)煤層賦存條件優(yōu)劣不齊，尤其是在中東部，部分服務(wù)年限較長(zhǎng)的礦井逐漸需要面臨地質(zhì)條件復(fù)雜、煤層賦存條件差的資源回采。針對(duì)某礦典型大采高綜采工作面所面臨的俯采角度過大難題，對(duì)其特定地質(zhì)生產(chǎn)條件的采煤工藝進(jìn)行優(yōu)化，包括對(duì)液壓支架的受力分析及參數(shù)優(yōu)化，對(duì)采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)的運(yùn)行及維護(hù)調(diào)整，對(duì)工作面支架—圍巖關(guān)系的重點(diǎn)管理等。通過這一系列的技術(shù)和管理措施對(duì)大采高工作面俯采期間遇到的技術(shù)難題進(jìn)行針對(duì)性解決，有效解決了工作面初采期間的遇到的俯采難題，保障了工作面的安全順利回采，對(duì)類似地質(zhì)生產(chǎn)條件下的回采工作有一定的借鑒意義。

[1] 岳喜占,黃仁屏.大傾角大采高俯采工作面開采技術(shù)研究[J].煤炭科技,2012(2):10-12.

[2] 趙生華.大采高工作面仰采俯采技術(shù)管理與實(shí)踐[J].神華科技,2011,9(4):22-24,37.

[3] 劉正茂.超長(zhǎng)壁大采高大傾角俯采工作面成功開采技術(shù)研究[J].水力采煤與管道運(yùn)輸,2012(4):17-21.

[4] 楊印朝.復(fù)雜厚煤層大采高開采采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京),2017.

[5] 閆少宏.特厚煤層大采高綜放開采支架外載的理論研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2009,34(5):590-593.