同煤集团马脊梁矿提高工作面产能的方法与应用

段计伟

（同煤集团生产技术处采煤科，山西 大同 037003）

随着开采时间的不断延长，煤炭开采深度不断增加，马脊梁矿侏罗系资源已经所剩无几，已经逐步转入石炭系开采。在延伸过程中，煤层地质条件、顶底板强度和稳定度都发生了变化。因此，在开采过程中，需要做出相应的调整来确保工作面高效高产。

1 缩短工作面割煤循环时间提高工作面产能研究

放顶煤工作面在生产过程中，割煤约占整个循环时间的30%，放煤时间约为70%。为了使放顶煤工作面“精采细采”，在整个循环的过程中，放煤时间必须得到保证，而割煤时间可以适当缩短（走头走尾时间固定，主要是缩短中间割煤时间）。为了进一步缩短割煤时间，给放顶煤留有充足的时间，

只能从增加支架的追机速度和加快机组的割煤速度两方面入手。而机组的割煤速度主要受液压支架的追机速度限制，先增加支架的追机速度后加快机组的割煤速度。

1.1 配套电液控支架，提高工作效率

电液控制能够完成对液压支架的所有动作功能的控制，主要包含8个模块，系统组成框图如图1所示，操作系统现场图如2所示。其主要工作原理是利用压力和位移传感器对工作面液压支架立柱压力和行程进行监测，同时利用安装在采煤机和支架上的红外线发射器和接收器监测采煤机运行的方向和所在位置。这些数据经顺槽中的主控计算机收集处理，通过通讯模块传输至地面控制中心，以实现支架的自动化远程操作。

与传统液压支架操作相比，电液控制具有一些优点：（1）自动化程度高，能够实现单架或者多台支架控制，完成降架、移架、升架等工作，操作简单，动作灵敏；（2）系统设有相应的保护，可以发出报警，也可以进行闭锁急停、故障诊断的操作，安全性能好；（3）能够实现自动补压操作。当支架发生压力下降并达到阈值时，系统可以自动补压到规定值，确保及时调整支架支护能力；（4）能够实现顶梁喷雾的自动控制。采煤机通过时，系统会操作喷雾装置自动进行喷雾。

图1 电液控制系统结构框图

图2 电液控制系统操作平台

1.2 改造液压系统，提升支架追机速度

目前石炭系工作面配备4套乳化液泵站系统，之前4套泵站的作用为两用两备，由于备用设备启动次数较少，而且很少有用到两台备用泵站同时开启的情况，所以两套备用泵站的配备在一定程度上是一种无形的浪费。为了改善这一状况，尽可能地合理利用设备，减小浪费，同时为了增加液压支架的追机速度，对支架供液管路进行了改造。在原来2趟进液2趟回液的基础配备上，多增加1趟进液管路，改造为3进2回，泵站也由原来的两用两备变更为三用一备，这样支架供液量增加，支架移动速度加快，从而加快了采煤机移动速度，提高产能。

马脊梁矿3#8111工作面的乳化泵型号为BRW400/31.5，经过改造后泵站流量由原来的800L/min增加为1200L/min，随着工作面乳化液流量的加大，单架液压支架移动的速度增加约15%，这就为采煤机割煤速度的加快、缩短割煤时间提供了技术保障。

1.3 提高采煤机截割速度，缩短割煤时间

目前石炭系工作面所采用的机组，截割电机功率均过剩，割煤速度的提升主要受支架追机速度影响，追机速度提高后，机组的割煤速度自然提高。

马脊梁矿机组在正常情况下割煤速度维持在5.5～6 m/min（采高3.3m），经过液压系统改造，增大乳化液流量后，机组速度增加到了8m/min。采煤机割煤速度的加快，给放顶煤提供了充足的放煤时间，不仅实现了“精采细采”的目的，提高了顶煤回收率，同时也进一步有效缩短了循环时间，为工作面高产高效提供了保障。

2 水压致裂技术在工作面回采过程中的应用

水压致裂技术通常应用在处理临空巷道压力大的情况（提前卸压），通过不断创新与探索，在放顶煤生产过程中也采用了水压致裂技术。

2.1 初采期间对顶板进行水压致裂

在工作面初采切巷进行水压致裂，可以对顶板、顶煤进行弱化，工作面推进至15m范围内顶煤便可以完全塌落。未采取水压致裂的工作面顶煤完全塌落范围大约在40～50m之间，实施水压致裂后，工作面正常达产的距离与时间缩短，产出的煤量增多。

2.2 末采期间对顶板进行水压致裂

目前同煤集团正在大力推行小煤柱，石炭系放顶煤工作面停采线距最近的盘区巷道距离不得大于80m，根据以往经验，停采线距盘区巷道距离一般为130～150m，距离太短容易对盘区巷道造成损坏。工作面回采末采期间对顶板进行水压致裂后，使工作面上方老顶卸压，压力不再向盘区巷道传递，既保护了盘区巷道，又使回采工作面煤量得到大大的回收。

3 结语

（1）电液控设备的采用，能够降低操作人员工作强度，提高效率。液压系统改造后，泵站流量增加了50%，支架移动的速度增加约15%，为提高采煤机速度提供了保障。

（2）顶板水压致裂技术也取得了预期效果，通过监测发现致裂过程中压力变化较为平稳，能够有效弱化、分割顶板岩层。

（3）割煤速度平均增加约40%，提高了工作面产能。