浅谈综采放顶煤回采技术

牛文平

(西山煤电集团公司官地矿)

西山煤电集团公司官地矿工作面可采储量656 946 t,工作面由北一、北二及工作面切眼构成,其中北一为正巷(上宽为 3.8 m,下宽 4.6 m,高度3.0 m),走向长度563 m;北二 w j为副巷(上宽为2.6 m,下宽3.6 m,高度3.0 m),走向长度为637 m;工作面切眼长度为160.6 m。

1 采煤工艺

主要生产工序：割煤→运煤→移架→推移前部运输机(推溜)→放顶煤→拉移后部运输机→采空区处理。

1)割煤：采用M G250/600-WD型双滚筒采煤机双向穿梭式割煤,截深为600 mm,采用手持无线遥控器的形式来操纵采机。根据工作面综合运输能力及拉架速度,顶板条件等确定采煤机的牵引速度。随着滚筒的旋转将煤破落,装入工作面可弯曲刮板运输机。

进刀方式为往返割三角煤斜切进刀。当采煤机割通机头(机尾)后,随机将输送机推移至煤帮,停机调整采煤机左右滚筒的上下位置,然后,采煤机反向沿输送机弯曲段向机尾(机头)逐渐进刀,行至距机头(机尾)30 m以上,两滚筒截深都达到0.6 m时,将输送机机头(机尾)弯曲段顶至煤帮成一条直线,并拉出机头的端头架和排头支架(机尾3个排头支架);然后采煤机再次换向,调整滚筒上下位置,向机头 (机尾)割三角煤;机头(机尾)割通后,再次调整采煤机滚筒上下位置,向机尾(机头)割煤,随后追机移架、移溜,完成进刀。介于 8#煤与 9#煤层间距为 0.35～1.87 m,采9#煤时,采取跟顶跟底一次采全高。

2)运煤：工作面采用两部 SGZ-764/630型可弯曲刮板运输机,顺槽采用SZZ-830/315型转载机(破碎机为 PCM-160型)及 SSJ-1000/2×200型胶带输送机运煤。

3)移架：工作面采用102架ZF7000/20/39型四柱支撑掩护式低位放顶煤支架,支护切眼顶板;机头2架、机尾3架ZFP7200/20/35型四柱支撑掩护式低位放顶煤排头液压支架及机头一组ZT13200/20/35型中置式两架一组式端头支架,支护端头顶板,采用本架操作、及时拉移支架支护顶板。

4)推移前部运输机：采用支架的推移千斤顶移溜。随采煤机割煤追机移出10个架,且在前部输送机处于“平、直、稳”的运行状态下开始移溜,移溜步距600 m。移溜时,必须同时操作3～5个架的推移千斤顶。移溜和拉架要协调,其弯曲度不大于3°～4°,弯曲段长度应不小于15 m。

推移机头、机尾时,必须摆顺电缆、管线等,停机作业,专人指挥,作业人员必须选择安全的位置操作。操作时禁止人员通行,严禁硬顶硬推,防止损坏设备。

5)放顶煤：采用单轮顺序放煤,放煤步距0.6 m。利用顶板压力、支架尾梁上下摆动及回收插板等综合方式松动顶板后进行放煤。放煤从机头(尾)第四架开始逐架顺序放顶煤,端头顶煤随采随落。

6)拉移后部输送机。使用液压支架底座旁的液压千斤顶进行拉移后部输送机。放完顶煤后,距放煤点15 m开始拉移后部输送机。拉移步距0.6 m,弯曲段长度不小于15 m。

7)采空区处理：采用移架后采空区顶板自行跨落法处理采空区。由于29401综放工作面两端头上部浮煤落入采空区,需要进行阻化防火。

2 辅助生产工序

推移转载机→移皮带机尾→拉移电气系列车→采空区处理。

1)推移转载机：桥式转载机的拉移采用1#、2#、3#、4#架同时顶推运输机机头并配合ZT13200/20/35型中置式两架一组式端头支架机头自移装置的方式,实现转载机的拉移,每循环拉移一次,步距为0.6 m。

2)移皮带机尾：采用 ZY-2700型皮带自移装置拉移。

3)拉移电气系列车：随着工作面的推进。电气系列车由坐台电工与机尾维护工配合拉移,每1.2 m拉移一次。

电气设备列车的连接。电气设备列车之间采用d26 mm大链及硬链接装置将每两辆车之间连接起来。

为防止将电缆、水管拽断,发生跑车事故等,在控制台设备列车下面穿一根 d≥25.5 mm的钢丝绳,一端与输送机机尾嘴子连接,另一端与控制台外最后一个车连接,并用钢丝绳和绳卡子将每节车的挂钩处同所穿的钢丝绳连接起来。

钢丝绳各连接处全部使用 d≥25.5 mm合格的无毛刺、无断股的钢丝绳和与之配套的绳卡子,在钢丝绳两端头连接处,绳卡子加设至少7道,与各节车连接处绳卡子加设1～2道,所有加设绳卡子螺丝必须带满扣拧紧。

3 工作面顶板

该工作面采用ZF7000/20/39型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架维护顶板,采用立即支护形式,采空区顶板随着支架前移全部自行垮落。

根据工作面实际情况,结合采煤机、运输机、液压支架等设备配套情况来确定：

式中：

d—支架顶梁长度,m,取4.15;

e—梁端距,m,取0.34;

s—采煤机截深,m,取0.63;

L—控顶距,m。

确定最大控顶距为 5.09 m,最小控顶距为4.49 m,平均控顶距为4.79 m,放顶步距为0.6 m。

4 支架的设计选型计算

本工作面选用ZF7000/20/39型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架,据查ZF7000/20/39型四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架的技术参数为：支撑高度2.0～3.9 m,工作阻力 Q支=7 000 kN,中心距1.5 m,支护强度 q支=0.92 M Pa,初撑力6 185 kN。

1)支护强度和工作阻力：

支护强度由经验公式知：

Pc=72.3hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1

式中：

Pc—额定支护强度下限,kN/m2;

hm—煤层平均采高,m,取3.31;

Lp—基本顶周期来压步距,由以往8#煤层回采经验取30 m;

Bc—控顶宽度,取顶梁长度加梁端距=4.15+0.34=4.49 m;

N—直接顶充填系数,取直接顶厚度/煤层采高=2.78/3.31=0.8。

故：Pc=72.3×3.31+4.5×30+78.9×4.49-10.24×0.8-62.1=658 kN/m2≈0.66 M Pa;

支架工作阻力 Fs：

式中：

Fs—液压支架工作阻力,kN;

Se—液压支架中心距,m;

Ks—液压支架的支撑效率,掩护式支架 Ks=0.8～0.95,取 0.95;

故：Fs=658×(1.5×4.49/0.95)≈4 665 kN

可见：q支＞Pc,Q支＞Fs两项指标符合要求。

2)初撑力。初撑力大小对支护性能和成本都有很大影响,一般取初撑力为(0.6～0.8)倍的工作阻力,即：Q初=0.8×7 000=5 600 kN＞4 665 kN;可见符合要求。

5 结 论

综放开采技术作为一种新的煤炭开采技术,可以极大地提高企业的经济效益和社会效益。

采用综放开采可以提高原煤产量,同时可以减少开采过程中煤炭的损失,提高煤炭回收率。为复杂地质条件机械化开采工艺的推广开辟了新途径。

顶板状况得到彻底改善,劳动效率、工作面单产得到提高,为矿井减人提效创造了有利的条件。