连采机机械化开采在回收边角煤资源中的应用

孟俊杰

(山西焦煤五人小组管理局 汾西监管分局，山西　介休　032000)

南关煤业隶属山西焦煤汾西矿业集团，井田面积约29.3 km2，批准开采2#煤层。矿井为瓦斯矿井、水文地质类型为中等、煤层自燃倾向性为Ⅱ类，属自燃煤层，自然发火期4～6个月，煤尘具有爆炸危险性。

矿井现开采+700 m水平分一、三两个采区，一采区受地质构造影响，现采用的长壁综合机械化开采技术不能很好地适用于构造复杂区边角煤回收，主要表现在：1) 工作面长度及有效推进距离短，不能充分发挥综采装备的效能。2) 巷道遇断层后、需后退布置工作面，无效进尺增多，掘进工程浪费严重。3) 工作面搬家倒面次数增多，工人劳动强度增大。4) 在断层等地质构造影响下，工作面导水事故发生的可能性增大。5) 断层与切眼斜交或平行，易造成工作面片帮、冒顶，对设备正常运行及推进均产生不利影响。6) 边角煤资源难以回收，资源浪费严重。

南关煤业不仅具有进行边角煤开采的必要性，也具有采用连采机回收边角煤的有利条件，如矿井为多年生产矿井，现有生产设施完善，从业人员具有一定的技术实力，特别是在充分利用现有的生产系统的基础上，将构造复杂区的边角煤资源回采系统与矿井现有的一采区生产系统衔接，即可回收构造复杂区的边角煤资源，提高资源回收率。

本文以南关煤业1210工作面为例，介绍连采机在“边角煤资源”回收中的应用。

1　工作面巷道布置

矿井在一采区构造复杂区的边角煤块段中布置1210连采工作面，根据边角煤块段的赋存情况，布置1条胶带机顺槽(运输巷)和1条辅助运输顺槽(材料巷)，顺槽间留设35 m煤柱。胶带机顺槽通过溜煤眼与一采胶带上山相联，并直接与一采回风上山相联。辅助运输顺槽通过联络巷与一采轨道上山相联，形成连采机工作面完整的煤炭运输、辅助运输、通风、排水等生产系统。顺槽掘进到位后再掘进回采支巷；回采支巷掘进到位后在支巷两侧布置采硐进行回采；最后回收顺槽间煤柱。工作面平面示意图见图1.

2　巷道断面、工程量及施工要求

1210胶带及辅运顺槽、支巷、联巷均为矩形断面，采用锚杆+网+钢带+锚索联合支护，巷道断面设计参数见表1.

工作面巷道均采用连采机配套系统进行掘进。

图1　工作面平面示意图

巷道名称断面形状断面尺寸/m毛宽毛高长度/m掘进断面/m21210胶带机顺槽矩形4.82.79212.961210辅助运输顺槽矩形4.82.79012.961210支巷联巷矩形5.22.716014.041210支巷矩形5.22.742814.041210回采硐室矩形3.362.711m/个9.1

连采机割煤、落煤及装煤，胶轮梭车运煤、运料，选用1台CMM4-20型煤矿用锚杆钻车和2台MQS-50/1.9型气动手持式帮锚杆钻机进行锚杆、锚索的打眼与安装。临时支护采用锚杆钻车支撑臂进行。

在支巷掘进过程中如遇特殊地质构造严重影响掘进时，可停止掘进，在已掘支巷内进行回采。

3　采硐回采工艺

1) 采硐参数。

a) 采硐方位角。

结合巷道断面及连采机运行要求，为尽可能减小端头控顶面积，采硐与回采支巷延伸方向呈45°夹角。

b) 采硐高度、宽度。

2#煤平均厚度为2.7 m，因此将截割高度确定为2.7 m，在低于连采机最低截割高度2.6 m时需适当挑顶卧底。

采硐宽度即连采机截割滚筒宽度，工作面所选用的ML360型连采机滚筒宽度3.36 m，故采硐宽度为3.36 m.

c) 采硐长度。

采硐长度主要由煤层顶板自稳时间及机械设备配套长度决定，根据已掌握的该区域顶板活动规律及设备参数，将采硐长度确定为11 m.

生产过程中可根据采硐实际情况进行调整，以保证采硐回采期间顶板的稳定性，规定每一采硐采完立即退机，严禁二次进入采硐回采，确保安全生产。

2) 回采工艺。

连采机回采采硐，胶轮梭车跟随连采机接收煤量，并往返于连采机和转载破碎机之间，再由转载破碎机转至刮板输送机、可伸缩胶带输送机，从而完成对边角煤资源的回收。回采支巷采用后退式回采、全部垮落法管理顶板。当回采支巷掘进到位后，在其迎头布置2台履带行走液压支架，连采机从回采支巷迎头开始由里向外、先右后左(也可先左后右，根据回采支巷迎头处煤体产状确定)双翼进刀方式回采巷道两侧煤柱，连采机回采工艺具体如下：

a) 履带行走式液压支架布置在回采支巷迎头，1#支架布置在1#采硐前500 mm处，2#支架布置在与1#采硐口平齐处，连采机使用遥控操作斜切45°进刀回采1#采硐，进刀深度11 m，见图2 a).

b) 回采完右帮1#采硐后，将连采机退出，然后使用遥控操作1#支架前行至与2#采硐口平齐，支护住刚暴露的三角区顶板。待1#支架支撑稳定后，使用遥控操作2#支架移动至2#采硐前500 mm处，支撑好顶板，见图2b).

c) 连采机在支巷左帮距2#支架500 mm处回采2#采硐，进刀深度11 m，见图2c).

d) 回采完2#采硐后退出连采机，操作2#支架前行至与3#采硐口平齐，支撑好顶板，操作1#支架前行至3#采硐前500 mm处，见图2 d).

e) 在1#支架前500 mm处，连采机在巷道左帮斜切45°进刀，回采3#采硐，进刀深度11 m,见图2e).

图2　连采机工作面回采工艺图

f) 回采完3#采硐后退出连采机，操作1#支架前行至4#采硐口平齐，支护住新暴露的采硐口顶板，移动2#支架至4#采硐前500 mm处，见图2f).

如此类推，直至支巷内所有采硐回采完毕。

每条支巷回采到距1210顺槽10 m处时停止回采，留作保护煤柱。回采完每条支巷后，将支巷口及时密闭。

3) 工作面生产系统。

a) 煤炭运输系统。

采硐(连采机)→回采支巷(胶轮梭车、给料破碎机、刮板输送机)→胶带机顺槽(可伸缩带式输送机)→溜煤眼→一采胶带上山(胶带输送机)→2#煤库(给煤机)→胶带机斜巷(胶带输送机)→1#煤库(给煤机)→主斜井(胶带输送机)→地面筒仓

b) 辅助运输系统。

地面材料设备→副斜井(提升机)→+700 m4水平轨道大巷(电机车)→一采轨道上山(绞车)→1210辅助运输顺槽(胶轮梭车)→回采支巷(胶轮梭车)→1210连采机工作面

c) 通风系统。

矿井采用抽出式通风，连采机工作面胶带机顺槽和辅助运输顺槽通过顺槽联络巷形成全负压通风，回采支巷掘进和采硐回采时采用局部通风机压入式通风。

d) 供水系统。

一采回风上山供水管→1210胶带机顺槽d108 mm供水管→1号回采支巷d89 mm供水管→d25 mm高压水管分别供给连采机和给料破碎机等转载喷雾点

e) 排水系统。

工作面巷道低洼处(小水泵)→回采支巷(排水管)→连辅助运输顺槽(排水管)→一采轨道上山(水沟自流)→+700 m水平轨道大巷(水沟自流)→中央水仓(主排水泵、排水管)→副斜井(排水管)→地面(井下水处理系统)

4　连采试验效果分析

以南关煤业1210连采工作面为例，采用“四六制”组织作业。支巷掘进时每循环进尺为1.6 m，生产班每班完成2个循环、检修班每班完成1个循环，每天共完成7个循环，掘进速度12.8 m/d.采硐回采时生产班每班回采3个采硐，检修班每班回采1个采硐，每天共回采10个采硐。

巷道掘进过程中循环产量37.74 t/循环，日产量264.18 t/d，年产量6.97万t/a.采硐循环产量167.65 t/循环，日产量1 676.51 t/d，年产量44.26万t/a.年回收边角煤资源达51.23万t/a.