轻型液压支架综采放顶煤开采工艺的应用

文/司坤善

（作者系山西泽州天泰西陈庄煤业有限公司总经理）

随着煤矿企业兼并重组整合的推进，相当一部分矿井都是由很多小煤矿整合而成的，这些矿井资源支离破碎，地质条件复杂。因而，这些煤矿开采工艺的选择至关重要。轻型液压支架综采放顶煤开采工艺，具有大型综采设备安全好、产量高、用人少、效率高、顶板易于管理、劳动强度低等特点，与普通综采设备相比还具有体积小、重量轻、对运输巷道规格要求小，安装、拆除、运输方便，能较好地适应在复杂地质条件下开采的优势。轻放工艺适用于煤层地质条件较复杂、顶板破碎、煤层厚度4～12m、倾角小于25°，直接顶板稳定或中等稳定以下的条件，特别适用于地质条件较复杂的中小型矿井，是煤矿提高生产能力，降低成本，提高经济效益的有效开采途径。山西泽州天泰西陈庄煤业有限公司依据自身实际，选用轻放开采工艺的成功实践表明，轻放开采工艺不仅能够解决中小型煤矿顶板管理的安全问题，也为中小型煤矿实现矿井机械化提供了强有力的保障。

一、山西泽州天泰西陈庄煤业有限公司采煤工艺的选择条件

山西泽州天泰西陈庄煤业有限公司是根据晋煤重组办发（2009）39号文件批准，由原晋城市晋宏实业有限公司西陈庄煤矿和泽州县下村镇兴天煤矿重组整合而成立的股份制企业，由山西泽州天泰能源有限公司控股经营。矿井生产能力为45万吨/年，现开采3号煤层，煤层平均厚度5.5m，倾角3～8°。伪顶为黑色薄层状泥岩，水平层理十分发育，含植物化石，随着煤层开采而向下冒落，平均厚0.2～0.8m，当伪顶不发育时，煤层直接与直接顶板接触。直接顶为砂质泥岩、粉砂岩、泥岩，裂隙不太发育，厚4.00～5.30m，平均厚4.70m，个别地段的直接顶为细粒砂岩及粉砂岩。基本顶为灰白色粉砂岩，质较坚硬，厚15.00～18.10m,平均厚度为16.10m。底板为深灰色泥岩、粉砂质泥岩，厚2.00～5.00m，平均厚3.30m。根据煤层赋存情况，如选用分层开采，伪顶较厚难以管理，且由于伪顶随采随落，将造成煤质含矸率高，工人检矸劳动强度大；同时，由于煤层多具纹理结构，节理发育，易破碎。因此综合考虑各种因素，确定选用综采放顶煤采煤工艺。根据所采煤层顶板岩石的性质和厚度及压力，按岩石工程地质特征分类，其顶板岩石为不稳定岩石。因此选择顶板管理方法为全部垮落法。

二、主要配套设备

1.ZF2600/18/26型低位放顶煤液压支架；

2.MG160/380-WD电牵引采煤机；

3.前部刮板输送机：SGZ-630 ／220；

4.后部刮板输送机：SGZ-630 ／150；

5.乳化液泵站：MRG200/31.5C。

三、回采工艺

1.进刀方式：进刀方式为工作面端头斜切进刀，双向割煤。

2.作业流程：采煤机割煤→收前探梁→移架→推前部刮板输送机→清煤→放顶煤→拉后部输送机。

3.回采工艺说明：

（1）割煤。割煤高度控制在2.4±0.1m之间，割平顶底，不留伞檐，割煤后及时伸出前探梁护顶。

（2）移架。采煤机割煤后，距采煤机前滚筒3～5架依次顺序随机移架，追机作业。

（3）推前部输送机。滞后采煤机后滚筒15m推移前部输送机，运输机最小弯曲段不小于15m，按照从机头到机尾或从机尾到机头的顺序交替推移，多点操作，推移后保证输送机平直。

（4）放顶煤。工作面初采时，不回收顶煤，当推进至6～8m时顶板垮落，方可进行回收顶煤，若顶板不能自行垮落，可采取措施进行强制放顶，距停采线10m时，只进行割煤，不放顶煤，同时开始铺双层金属网，为工作面回撤做准备。

（5）拉后部输送机。放煤后从机头到机尾或从机尾到机头的顺序交替拉后部输送机，拉后部运输机前清净架间、架后大块煤，以减少拉后部输送机阻力，严防夹破管路，同时多点操作，严防拉成急弯。

（6）过渡支架移设。前部刮板输送机推直后，及时移设过渡架，移设过渡支架前必须先打好超前支护，清净浮煤杂物，保持输送机平直。

四、作业方式

采用两采一准，两班生产，一班准备。

五、应用效果分析

轻放开采工艺首先从2011年9月开始在西陈庄煤矿3304回采工作面进行试生产，3304回采工作面顺槽长度800m，切眼长度150m，煤层厚度5.8m。生产以来，效果良好。实践表明，轻放开采工艺具有以下优越性：

1.放顶煤开采工艺简化了生产环节，减少了生产人员，有利于实现矿井的合理集中生产，是实现高产高效的有效途径。采用轻放工艺前回采工人数为每班30人，采用轻放工艺后减少到每班25人。采用高档普采工艺时工作面平均单产达到了22000吨／月；采用整体组合支架放顶煤回采时工作面平均单产为30000吨/月；采用轻放工艺后，工作面平均单产达到了43000吨／月。

2.缓解了采掘关系紧张问题，降低了巷道掘进工程量，减少了工作面倒面次数和材料消耗。采用高档普采工艺分2～3层开采，不仅巷道掘进工程量大，采面衔接紧张，而且分层开采需铺设金属网或塑料网等。采用轻放工艺后一次全部采出，不再铺设金属网或塑料网，节省了材料，减少了工序，煤巷掘进工程量减少。而且提高了煤炭质量，解决了上分层开采时，由于伪顶较厚，随采随落，原煤含矸率高的问题。

3.降低了工人的劳动强度，改善了生产作业环境，提高了采面安全可靠程度。采用轻放工艺后，从根本上避免了人员进入工作面机道作业，顶板管理得到加强，工人劳动强度降低，作业环境得到了根本改善。

4.轻放工艺解决了原采用整体组合支架放顶煤回采时支架稳定性差，容易倒架，采煤机割煤后不能及时移架控制顶板，造成架前漏顶、冒顶现象，同时，解决了整体组合支架和单体支柱容易钻底，压死架，造成工作面推进困难的问题，提高了资源回收率。采用整体组合支架放顶煤回采时工作面回采率只有80%，采用轻放工艺后工作面回采率达到了93%以上。

5、如果在轻放工作面配套粉碎机和与工作面相适应的顺槽运输设备，工作面生产能力将大大提高，可在90万吨/年以下矿井中推广使用。