大采高采煤工艺在河东煤矿的应用

李海燕

(山西焦煤汾西矿业集团，山西 介休 032000)

1 39(10)08工作面介绍

1）39（10 ）08工作面位于河东煤矿二采区，工作面开采煤层为石炭系太原组9号（低灰富硫贫瘦煤）和 10 号(中灰高硫贫瘦煤)煤，煤层倾角为 3°～15°，煤层均稳定总厚度为6.3 m,工作面为波浪型褶曲构造，高差达25 m。

2）巷道断面特征表。巷道断面特征如表1所示。材料巷和运输巷均沿10号煤层顶板掘进，材料巷主要用于进风、材料运送和行人，运输巷主要用于回风、运煤和行人。

表1 巷道断面特征

3）工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤，根据煤层厚度、配套采煤机及液压支架的技术参数，确定工作面实际采高为6.3 m，循环进度为0.8 m。由MG900/2290-GWD型采煤机落煤、装煤，SGZ1250/3×855型刮板输送机运煤，运输巷采用SZZ1350/525型转载机、PLM3500型破碎机及DSJ140/250/3×400型胶带输送机运煤，四柱支撑掩护式液压支架支护工作面顶板，两巷均采用超前支护液压支架支护顶板，全部垮落法管理顶板。

工作面沿10号煤底板割煤，不留顶煤。工作面初采期间和末采期间采高均为4 m，在初采期间，初始以4 m采高割煤，待工作面初次来压后采用每刀煤挑顶100 mm的方法将工作面调至设计采高6.3 m；到工作面末采前，距停采线40 m时以每刀留顶煤100 mm的方法逐渐将采高调至4 m后进入末采期。回采工艺：交接班→设备空载联合试运转→割煤→移架→推移刮板输送机→拉移转载机→拉移超前支架→清理浮煤。

2 大采高采煤工艺的现场概述

1）工作面煤层厚度为6.3 m，要求采煤机采煤高度达到6.3 m，液压支架最大支撑高度按6.5 m考虑。工作面切眼宽度按液压支架安装最大宽度要求设计，工作面切眼高度4.0 m，局部按采煤机安装所需最大高度设计。

2）由于9号煤与10号煤夹层岩性为砂质页岩、砂纸泥岩、中粗砂岩为主，硬度系数f=2.0～6.0，9号煤硬度系数f=1.0，10号煤硬度系数f=0.8。要求采煤机滚筒截割头截齿能够截割f＞6硬度的岩石，工作面采煤机配备破碎大块矸石及片帮煤大块煤块装置，最大破煤尺寸高1.2 m、宽1.2 m。由于崔家沟井田煤岩层倾角 5°～17°，一般为 5°～10°，要求采煤机爬坡能力＞16°要求采煤机制动能力强，抗震和过断层能力强，截割电机分步启动，采煤机滚筒采用分体式满足河东矿现有运输巷道条件，具备水量、水压监测和监控装置，采煤机自备增压外喷雾水泵灭尘装置，实现采高监测记忆和采煤机位置检测，油温、油压在线监测，各部件具备集中注油功能。

3）工作面中间液压支架采用支撑掩护式，配备二级护帮板，护板高度不低于3.0 m，支护高度2 900～6 500 mm，工作阻力不小于15 000 kN/架；初撑力不小于11 000 kN；支架中心距1 750 mm。端头/过渡支架设计选型：端头支架设计技术参数为支护高度2 600～5 500 mm；工作阻力不小于 20 000 kN/架；初撑力不小于16 000 kN；支架中心距1 750 mm。液压支架防倒防滑能适应20°煤层倾角。

超前支架设计选型由于河东矿顶板属于坚硬顶板，顶板压力大，故要求超前支架具有更大的工作阻力。材料巷和运输巷超前支架设计参数如下：支护高度2 600～5 000 mm；工作阻力不小于8 000 kN/架；支护强度不小于1.3 MPa；初撑力不小于6000 kN/架；支护形式为四柱支撑式（有四连杆机构）；超前支护距离不小于30 m。超前支架应该与所选转载机相配合。

4）为提高工作面资源回收率，工作面割煤至两端头分别采用两架过渡支架，侧护板高度满足大采高和4.0 m采高要求。

5）由于工作面生产过程中可能产生大块煤矸石，运输顺槽转载机破碎机能力要考虑破碎1.5 m大块及f＞6硬度的岩块。

6）运输顺槽转载机（含破碎机）长度按超前支护长度＞30 m设计。

7）运输顺槽皮带机宽度及运输能力按1.4 m带宽、日产10 000 t运输能力设计，并实现机轨合一。

8）工作面刮板输送机与转载机连接采用交叉侧卸方式连接，运输顺槽宽度按转载机设备最大宽度考虑设计，采用调速耦合器，液压马达紧链器和伸缩机尾辅助紧链、数字监控系统，实现软启动。

9）材料顺槽宽度按设备列车最大设备宽度及工作面最宽设备运输设计。

10）对工作面的片帮防护，液压支架采用护帮机构（第二节护帮板能够折叠）、采煤机自带挡板、支架间加设防护网。

11）液压支架要求分体运输上下井，安装回收工作面在工作面切眼及停采线附近施工组装、拆卸硐室。所有设备最大不可拆卸件重量不大于24 t，宽度、高度满足河东矿现有巷道运输条件。

3 今后生产过程中需注意的问题

1）工作面“三机”控制首次使用天津贝克KJ50型PROMOS监控系统，其逻辑控制方式可以通过软件编程来实现，使复杂的控制逻辑变得简单易行。系统中的产品采用简便快捷的直插式插接件相连，使系统在恶劣的环境中也能快速准确的安装和更换。系统中有独立的语音通讯线，使系统在可以延伸的地方就可以进行语音通讯。系统中有独立的安全保障回路，与控制回路相连使用，可使系统控制安全可靠。但由于职工技术水平有限，先进的控制系统给维护人员带来了很大的压力。

2）工作面输送机首次使用福伊特阀控充液型液力偶合器，该偶合器采用水为工作介质，适应频繁带载启动，具有过载保护和调速功能。刮板输送机用阀控液力偶合器有以下优点：①电机可以在无负荷状态下启动，减小电机启动电流，减小对电网的电压冲击；②链条可快速平稳地从零建立扭矩（充液过程），实现软启动功能。该偶合器对水质要求较高，需要维护人员定期清洗、更换进水滤芯，每班进行反冲洗过滤，确保进水满足水质要求。

3）顺槽DSJ140/250/3×400胶带运输机首次使用唐山开诚ZJT-500变频器控制开关及集中操作控制系统。使用变频调速可充分降低启动电流，提高绕组承受力，对电网电压冲击很小，电机的使用寿命大大提高。目前设备运行平稳，工作正常，故障率很低。

4）大采高液压系统对乳化液质量要求比较严格，杂质和油污过多会导致高压过滤器不能正常使用，同时液压支架使用较差的乳化液也会导致很多支架密封损坏，尤其是对电液控支架的影响较大。因此要加强乳化油、液的管理使用，现工作面采用浓缩液，使用效果良好。

5）刮板输送机机头犁煤板常常出现大石块憋卡现象，导致损坏刮板输送机刮板，经矿方工程技术人员和厂家技术人员联手改装犁煤板和中板后，从根本上解决运输困难问题。

4 结束语

1）大采高工作面采用大功率、高可靠性设备，不但具有较强的适应能力，还大大提 高了单产、单进水平，这必将进一步加快减队减面、增产增效为主要内容的集约化发展步伐，推广建设“一矿一井一面”，推动河东煤矿采煤技术的发展，促进安全高效矿井的建设。

2）2006 年以前河东矿9号、10号煤上下联合开采时的工效为12.41t/工，实现大采高后的工效为：29.24 t/工；9号、10号煤上下联合开采时的资源回收率为56.96%，实现大采高后的资源回收率为75.19%。由此可看出，提高采煤工效、煤炭资源回收率，进一步矿井综合实力，实现矿井可持续发展，给企业创造良好的经济效益。