丁 釗

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司綜采裝備安裝分公司，山西大同 037003）

0 前言

綜采工作面主要有“三機(jī)”：采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架，這“三機(jī)”的實(shí)際配套科學(xué)合理與否將直接影響到工作面采煤效率的高低。一方面采煤機(jī)的生產(chǎn)能力以及刮板輸送機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)適應(yīng)于產(chǎn)量要求，另一方面采煤機(jī)設(shè)備及液壓支架設(shè)備的實(shí)際可調(diào)高范圍應(yīng)與煤層厚度相適應(yīng)；此外，支架的移動(dòng)速度應(yīng)與采煤機(jī)實(shí)際牽引速度一致。為使綜采工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效，綜采工作面的三機(jī)必須在性能方面、結(jié)構(gòu)方面以及工作空間方面相配套，且綜采工作面所選用的采煤技術(shù)應(yīng)科學(xué)合理。

1 綜放成套設(shè)備選擇

當(dāng)前，在國內(nèi)的厚煤層開采作業(yè)中，綜采放頂煤開采技術(shù)是主要采煤技術(shù)，該種采煤技術(shù)所用到的采煤設(shè)備主要有下列幾種：

1.1 采煤機(jī)

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，在選擇放頂煤工作面采煤機(jī)時(shí)，所選的采煤機(jī)應(yīng)與相關(guān)采煤工藝技術(shù)一致。因放頂煤采煤法所采煤層一般為厚煤層，通常應(yīng)采用傾斜進(jìn)刀的方式來作業(yè)。采煤機(jī)的采高可控制在3 m左右，滾筒淺截深可控制在0.8～1.0 m之間，可借助擋煤板的擋煤、后滾筒螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)以及刮板運(yùn)輸機(jī)前部的鏟煤板使之相互組合來完成裝煤作業(yè)[1]。

1.2 放頂煤液壓支架

綜采放頂煤開采技術(shù)在國內(nèi)歷經(jīng)30多年的探討與發(fā)展，已從最初的單運(yùn)輸機(jī)高位放頂煤逐步發(fā)展為中底位放頂煤。當(dāng)前國內(nèi)的很多煤礦企業(yè)大多普遍使用的是低位放頂煤支架，該種放煤支架實(shí)際應(yīng)用效果也相對(duì)較好。在煤炭日常開采作業(yè)中，為使多個(gè)環(huán)節(jié)能實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，進(jìn)一步提升煤炭資源實(shí)際生產(chǎn)效率，在進(jìn)行放頂煤支架操作過程中，應(yīng)重點(diǎn)做好下列幾個(gè)環(huán)節(jié)的工作：

（1）應(yīng)依據(jù)頂板情況及實(shí)際采放比例情況，對(duì)支架實(shí)際支承高度進(jìn)行科學(xué)合理的確定，通常大采高應(yīng)大于或等于3 m，實(shí)際采放比可控制在1∶2左右，推移步距可控制在0.9 m左右。液壓支架應(yīng)具備的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)與工作面頂板條件、煤層埋深情況以及采高大小等因素相適應(yīng)。

（2）當(dāng)前在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的影響下，人們可借助相關(guān)軟件來分析支架運(yùn)動(dòng)參數(shù)及實(shí)時(shí)受力情況，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)與調(diào)整[2]。

1.3 刮板輸送機(jī)

因放頂煤采煤技術(shù)主要包含割煤與放煤兩個(gè)環(huán)節(jié)，因此工作面一般會(huì)布設(shè)前部刮板輸送機(jī)與后部刮板輸送機(jī)兩部輸送機(jī)。其中前部刮板輸送機(jī)主要起到運(yùn)輸采煤機(jī)所割煤炭資源的作用；而在支架掩護(hù)梁后部布設(shè)的后部刮板輸送機(jī)，主要起到運(yùn)輸掩護(hù)梁后部放煤口所放煤炭資源的作用。在支架掩護(hù)梁部位空間的影響下，所選的后部運(yùn)輸機(jī)應(yīng)易拆卸安裝且結(jié)構(gòu)緊湊，在進(jìn)行放煤作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量放盡，一般見矸應(yīng)及時(shí)停止放煤作業(yè)，這樣會(huì)更助于工作的高效生產(chǎn)。

在實(shí)際運(yùn)輸作業(yè)中，工作面布設(shè)的后部刮板輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性會(huì)嚴(yán)重影響到工作面生產(chǎn)效率。當(dāng)前，人們習(xí)慣于應(yīng)用整體鑄焊式溜槽，且把刮板導(dǎo)槽與鏟板制作為一體化的形式。這樣可顯著提高設(shè)備作業(yè)強(qiáng)度，可更好地防治因大塊煤炭資源的沖擊作用而破壞刮板導(dǎo)槽及鏟板現(xiàn)象的發(fā)生。另外在液壓支架具有足夠操作空間的情況下，人們還可選用具有伸縮功能的結(jié)尾溜槽，借助其伸縮調(diào)整功能，會(huì)更宜于刮板鏈緊鏈力的調(diào)整，可更好地保障刮板鏈的安全、平穩(wěn)運(yùn)行[3]。

1.4 巷道運(yùn)輸設(shè)備

膠帶輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)以及破碎機(jī)等這些設(shè)備都屬于綜放工作面巷運(yùn)輸設(shè)備，這些設(shè)備在工作面煤炭資源運(yùn)輸作業(yè)中發(fā)揮著重要作用。在選擇運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，最好不要選用固定搭接式結(jié)構(gòu)，而應(yīng)選用機(jī)尾可快速移動(dòng)的運(yùn)輸設(shè)備。這樣不僅可有效簡化整體運(yùn)輸系統(tǒng)，很好地解決膠帶跑偏問題；而且可滿足超大儲(chǔ)量下，進(jìn)行高強(qiáng)度放頂煤開采作業(yè)時(shí)，對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命指標(biāo)等的相關(guān)要求。

應(yīng)采用整體組焊式結(jié)構(gòu)，與啞鈴式連接方式來布設(shè)轉(zhuǎn)載機(jī)落地段，這樣可增強(qiáng)轉(zhuǎn)載機(jī)的可彎曲性，不僅可使轉(zhuǎn)載機(jī)更好地適應(yīng)底板，而且可進(jìn)一步優(yōu)化巷道運(yùn)輸設(shè)備的總體布設(shè)。經(jīng)多年實(shí)際應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)整體組焊式輸煤槽易對(duì)接安裝，具有較強(qiáng)的整體剛度；同時(shí)也可顯著延長輸煤槽實(shí)際過煤壽命。此外，采用可伸縮機(jī)頭也有利于改善轉(zhuǎn)載機(jī)鏈張力，進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)械效能轉(zhuǎn)換能力[4]。

2 “三機(jī)”的合理配套

2.1 生產(chǎn)能力配套

礦井綜采工作面的生產(chǎn)系統(tǒng)包括的設(shè)備主要有：采煤機(jī)、液壓支架以及多種輸送機(jī)如刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等。其中采煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力應(yīng)符合工作面生產(chǎn)負(fù)荷需求，液壓支架的移架速度應(yīng)與采煤機(jī)實(shí)際牽引速度一致，刮板輸送機(jī)的實(shí)際輸送能力應(yīng)比采煤機(jī)的采煤能力適當(dāng)大些，而乳化液泵站實(shí)際輸出的壓力與流量應(yīng)足夠大，應(yīng)能給液壓支架提供符合支護(hù)要求的初撐力并滿足其相關(guān)動(dòng)作速度需求。

2.2 空間尺寸的配套

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，綜采工作面的“三機(jī)”應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的空間尺寸配套。則：

式中：F為支柱前柱到煤壁沒有立柱情況下的空間寬度（m）；e為煤壁到鏟煤板間的實(shí)際距離，e可取0.10～0.20 m；B為立柱水平投影長度（m）；可依據(jù)立柱最大高度的投影情況進(jìn)行計(jì)算，G為輸送機(jī)寬度（m）；G=f+s+a+b，其中f為鏟煤板的寬度，通常在0.15～0.24 m之間；s為輸送機(jī)槽的寬度（m）；a為電纜槽與導(dǎo)向槽的實(shí)際寬度大?。?.36 m左右）；b為前柱與電纜槽間的實(shí)際距離（0.20～0.40 m之間）[5]。

基于安全角度考慮，F(xiàn)應(yīng)盡量小。

式中：L為前柱至梁端的距離大?。╩）；D為支架梁端與煤壁間沒有支護(hù)時(shí)的間隙大小，通常取0.20～0.40 m，當(dāng)煤層較薄的情況下一般取小值，而當(dāng)煤層較厚時(shí)一般取大值。

式中：l為支架頂梁寬度大?。╩）；A為采煤機(jī)機(jī)身高度大小，其一般為輸送機(jī)高度大小與采煤機(jī)底托架高度h（可從輸送機(jī)中部開始計(jì)算）的和，但底托架高度也應(yīng)足夠大，應(yīng)確保過煤高度至少在0.25 m以上；C為采煤機(jī)機(jī)身上部到頂梁的高度大小，最小值一般也在0.25～0.90 m之間。

3 放頂煤回采工藝系統(tǒng)

3.1 開采工藝的選用應(yīng)與開采設(shè)備相適應(yīng)

采煤工作面要想實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效，首先應(yīng)把采場(chǎng)水文地質(zhì)情況、頂煤運(yùn)移情況以及頂板冒落規(guī)律等都充分弄清楚。只有徹底弄清上述規(guī)律是如何影響采煤工作的，并依據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理地調(diào)整開采工藝，才能確保采煤設(shè)備更好地適應(yīng)采場(chǎng)工作條件，才能確保各種設(shè)備生產(chǎn)效能實(shí)現(xiàn)最大化[6]。

3.2 放煤步距布設(shè)應(yīng)科學(xué)、合理

就綜采放頂煤采煤工藝而言，放煤步距屬于重要的工藝技術(shù)參數(shù)，布設(shè)得合理與否會(huì)直接影響到礦井煤炭資源采出率以及工作面煤炭產(chǎn)品質(zhì)量。合理的放煤步距，可有效提高工作面煤炭資源采出率。在實(shí)際生產(chǎn)中，若放煤步距過大，易致使過多的頂煤不斷地流入采空區(qū)，出現(xiàn)嚴(yán)重丟煤現(xiàn)象；而放煤步距過小，易造成過量矸石流入放煤口，影響煤炭質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，通過對(duì)各種影響放煤步距因素的綜合分析，發(fā)現(xiàn)可按下述原則來確定放煤步距：選用的放煤步距一方面應(yīng)與采煤工藝相匹配，特別應(yīng)重視讓放煤步距正比于采煤機(jī)截深。另一方面應(yīng)最大限度地確保放出的頂煤實(shí)現(xiàn)破碎率最大，盡量少混入矸石的目的[7]。

3.3 放煤方式的選用應(yīng)合理

進(jìn)行放煤作業(yè)時(shí)頂煤放出的順序情況、各支架放煤口的總放煤量大小、支架單次放煤量以及平行開啟的放煤口具有的支架數(shù)量等這些都應(yīng)為放煤方式所包含的內(nèi)容。放煤方式所包含的形式多種多樣，通常可分為單輪放煤、多輪放煤以及間隔放煤、順序放煤等。在實(shí)際生產(chǎn)中，因?qū)Ψ琶毫康木珳?zhǔn)控制很難；對(duì)此，可借助FLAC數(shù)值模擬軟件來實(shí)施模擬分析作業(yè)，或?qū)Ω鞣N實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行長期分析總結(jié)，得到一系列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)長期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在各種放煤方式中，多輪間隔放煤可獲得相對(duì)較理想的放煤效果；因此，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中最好選用多輪間隔放煤的作業(yè)方式來進(jìn)行放煤作業(yè)[8]。

4 結(jié)語

總之，綜采放頂煤開采作業(yè)要想取得良好的開采效果，一方面應(yīng)讓工作面設(shè)備實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的配套，另一方面應(yīng)重視不斷優(yōu)化采煤工藝技術(shù)。這樣才能有效提高工作面采煤效率，才能為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。