坚硬厚煤层大断面切眼采煤机扩掘技术

摘要：厚煤层综采放顶煤工作面切眼掘进，是综放工作面生产准备的关键环节。文章介绍了坚硬厚煤层条件下，运用采煤机扩掘综放工作面大断面切眼（掘进宽7.2m，面积21.6m2）的工艺技术

关键词：采煤机；掘切眼；坚硬厚煤

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0090-02

厚煤层综采放顶煤工作面切眼掘进，是综放工作面生产准备的关键环节。红会一矿通过采煤机进行大断面切眼扩掘技术研究，不仅提高了掘进工效，缩短了工期，而且设备利用率高，巷道支护效果好。实现了综放工作面设备安装通道快速高效形成的目标，有效的保证了综放工作面的安装时间。

1 工程概况

红会一矿1703工作面位于七采区东北部，工作面设计走向长度732m，倾向长度180m。工作面切眼初期掘为小断面，断面形状为圆角矩形，面积为12.0m2，宽4.0m，高3.0m，净宽3.8m；根据正规工作面设备安装要求，切眼断面应扩掘为：面积21.6m2，宽7.2m，高3.0m，净宽7m，净高2.9m。工作面煤层为黑色块状，含有钙质薄膜和少量的黄铁矿薄膜，上部多为沥青光泽，中间夹有0.3m厚左右的中粒砂岩，工作面煤层西部厚约15m，东部厚约5m，平均厚度为10m.煤层硬度系数f=2～5，比重1.35T/m3。

2 实施方案

在原小断面切眼安装SGZ764/500刮板输送机一台和MG-300/700-QWD型双滚筒采煤机一台。

利用采煤机割帮，边割帮边支护，一次成巷。

3 实施工艺

采煤机进刀方式：在工作面上口采煤机安装位置，利用放炮开机窝，使采煤机直接进刀。

割煤：采用双向割煤，即采煤机下行割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，行至工作面刮板机头割通煤壁，将前滚筒降下割底煤，空刀上返清理浮煤至刮板输送机弯曲段，中下部斜切进刀。后滚筒割顶煤，前滚筒割底煤，上行至工作面刮板输送机直线段后将刮板输送机推直，后滚筒降下割底煤，前滚筒升起割顶煤，采煤机下行割通工作面机巷煤壁，采煤机前滚筒降下割底煤，上行割煤，后滚筒割顶煤，行至工作面刮板机机尾割通煤壁，采煤机后滚筒降下割底煤，空刀下行清理浮煤至刮板输送机弯曲段，中上部斜切进刀，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，下行至工作面刮板输送机直线段后将刮板输送机推直，后滚筒升起割顶煤，前滚筒降下割底煤，采煤机上行割通工作面风巷煤壁，采煤机后滚筒降下割底煤，空刀下行清理浮煤至工作面刮板输送机直线段后，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，采煤机下行

割煤。

装运：工作面采用采煤机滚筒自行装煤，刮板输送机运煤。

推溜：推溜是采煤机扩掘大断面切眼的关键技术，经过研究采用5根DW32-250/100型单体液压支柱交替进行推移刮板输送机。当扩面距离大于单体液压支柱伸长量而无法推移刮板输送机时可采用圆木配合。

支护：采煤机每割30m，返回到已支护段，停电闭锁，然后完成下一段的支护。

4 作业循环

采用双向割煤方式，在工作面往返一次为一个循环，每次进刀0.6m。采煤机下行割煤、移刮板输送机、中下部斜切进刀、采煤机上行割煤、移刮板输送机、中上部斜切进刀为采煤全过程。

圆班割通一帮，长度180m，按照工作面扩掘侧总宽度3.2m计算，扩掘该工作面共计需正规进6刀，即可形成3.2m宽的通道。为此，实行“三.八”作业制，由于采煤机和刮板运输机工作时间短，所以该段时间不安排整班检修时间，利用三班作业，为了有效控制顶板，及时支护，当采煤机割帮30米时，必须停机闭锁刮板输送机进行打注锚杆及时支护。每班沿工作面倾斜方向割帮60m，即圆班完成一个循环，工作面沿走向推进0.6m，完成扩掘断面为9.6m2的设备安装通道，即用6天时间完成切眼扩掘任务，比常规方法提前13～15天。

5 支护技术

5.1 锚杆支护设计

1703工作面大断面切眼设计断面形状为圆角矩形，工作面切眼内煤层厚度为4～5m，开切眼掘出后，巷道顶煤厚1～2m，为确保切眼扩面安全施工，按照《煤巷锚杆支护设计方法》中的工程类比法公式计算。L=K.（1.5+B/10）K：围岩稳定系数1.1B：巷道宽度7.2m即L=1.1×（1.5+7.2/10）=2.4m。

根据悬吊理论认为锚杆的作用是将不稳定的岩层悬吊在稳定岩层中，由于巷道顶煤厚度较薄，煤层直接顶为2～5m厚的含砾砂岩，所以选取巷道顶部锚杆长度为2.6m，使锚杆进入到稳定岩层当中，能够有效支护巷道，锚杆锚固端按照工程类比法一般取0.4m。为此，锚固端长度确定为1.05m，帮锚杆锚固端长度取0.6m，按照锚杆支护组合梁理论分析设计方法的要求，经计算，巷道顶部锚杆选用Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距为700×700mm。其锚杆构件：尾部使用木托板+钢垫板+减磨垫片+加厚螺母，每打注1根锚杆，及时进行预紧，使其扭力达到360N.m，从而达到了有效支护巷道围岩的目的。

采用锚网支护方式，经设计计算，巷道顶部布置5根?20×2600的树脂锚固剂螺纹钢锚杆，锚杆间排距700×700mm，帮部布置4根?20×1800的树脂锚固剂螺纹钢锚杆，锚杆间排距700×700mm。选用12#铅丝菱形网及Z2835的树脂锚固剂。锚杆托板使用300×200×70mm木托板+120×120×8mm的小铁托板，锚杆螺母使用加厚螺母。

为加强巷道支护，在切眼顶部按3m的间距呈三花形布置两排?15.24×7000mm的锚索加强支护。

联网：支护锚网采用单层12#铅丝菱形网，菱形网长边沿工作面倾斜方向，短边沿工作面走向方向，网与网之间采用14#铅丝联网，每孔必联，每扣扭三扭，每米联网不少于12扣。

6 效益分析

使用采煤机扩掘，安装一台SGZ764/315刮板输送机及一台MG-300/700-QWD型双滚筒采煤机，扩掘结束不用回撤，直接用于采煤。减少了综放工作面后期安装工作量，大大缩短了安装工期，节约资金11.6万元。

安装、回撤30型刮板输送机和综掘机，设备运输环节多，浪费人力、物力，加大了工人的劳动强度以及设备运输安全管理难度，安装、回撤一次综掘机需要至少30个工时。

缩短掘进工期，用综掘机扩面，180m长的切眼，计划工期33天，运用采煤机扩面，仅用6天时间，提前27天完成任务，节省人工工资42万元。

采用采煤机扩面后，立即安装支架，及时起到了支护作用，有效减少了大断面切眼暴露时间，改善了工作面安装状况，保证了工作面安装期间顶板安全，为顺利安装创造了良好的条件。

提前安装了前溜和采煤机，加快了综放工作面安装速度，可节省120个工日，节省资金30余万余元。

经过锚杆拉拔试验及数据监测，证明全断面整体支护效果良好，围岩稳定，保证了整个工作面安装期间的切眼断面。

7 结语

采用采煤机扩掘大断面切眼，扩掘速度快，工艺简单，减少了人工攉煤的环节，降低了工人劳动强度，缩短了工期，提高了工效。

综放工作面大断面切眼采煤机扩面，对初掘切眼的支护无任何影响，既不空顶作业，而且锚杆支护的空间大，便于支护作业人员操作。该技术可在同类条件的切眼扩掘过程中推广应用。

参考文献

[1] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].煤炭工业出版社，1991.

[2] 陆士良.无煤柱护巷矿压显现[M].煤炭工业出版社，1982.

作者简介：张仲平（1974—），男，甘肃会宁人，靖远煤电股份有限公司安全监察局机电工程师，注册安全工程师，研究方向：煤矿安全生产技术管理。endprint