益德煤业综采一次采全高采煤方法的研究

何洪恩

（山西煤炭运销集团和顺益德煤业有限公司，山西 和顺 032700）

山西煤炭运销集团和顺益德煤业有限公司位于和顺县喂马乡东喂马村西北0.7km处，井下综采面紧邻采空区，煤层分布较为均匀，煤层的倾角在2.46°～33.5°之间，平均倾角约为8.4°，煤层厚度在4.8m～6.9m之间，平均厚度6.1m，井下综采面总长约为1026.4m。由于井下地质条件复杂且煤层厚度较大，采用常规的的放顶煤开采方案，在实际应用过程中存在着巷道支护困难、煤炭井下回采率低下的问题，给益德煤业的正常生产带来了较大的影响。因此，为了适应集团倡导的科技创新、建设资源节约型企业的号召，益德煤业组织专业技术力量，针对井下实际状况，开发了一种新的大采高工作面一次采全高工艺。通过在益德煤业的实际应用表明，该技术方案能够很好地适应井下多变的地质环境，煤炭回采率高，有效地提升了煤矿井下综采作业的经济性和安全性，目前该技术方案已在集团内得到了广泛的应用。

1 益德煤业一次采全高工艺方案确定

由于井下综采作业面紧邻采空区，井下巷道顶板的稳定性较差，易出现冒顶事故，因此在对井下实际地质情况进行勘测后，制定了一种6m厚煤层一次采全高的工艺技术方案[1]。如图1所示。

图1 益德煤业一次采全高工艺技术路线示意图

根据井下一次采全高工艺路线图，确定益德矿井下一次采全高作业时液压支架的支护高度为4.2～6m，其工作时的支护宽度不低于1.82m，支护时的工作阻力不低于11000kN。采煤机综采作业时的采高设定在6.15m，采用恒功率的截割控制方式进行截割作业，刮板输送机的铺设长度不低于320m，内侧槽宽为1.19m，所配合使用的带式输送机的带宽为1600mm，最大运行速度设定为4.5m/s。在进行一次采全高作业时，设置其综采面切眼的距离为260m，在其运输巷内采用顶板锚网支护的方案，在运输巷内采用4.4m×5.5m的矩形断面全锚联合支护方案。

2 益德煤业一次采全高作业工序

根据益德煤业井下实际地质情况，在一次采全高作业时，首先进行割煤工序，其综采面作业时采用截割机构端头斜切进刀的方案。首先将截割头以斜切的方式进刀，然后推移输送机，割三角煤，最后完成拉架和返空刀作业[2]。

在移架的时候，采用优化后的电液控制方式进行液压支架的移架作业。为了确保移架过程中各液压支架的同步性，采用了双向邻架自动顺序控制及采煤机、液压支架联动移架的方案。在移架初期采用双向邻架自动顺序控制，自动完成液压支架群组的移架，然后启动采煤机、液压支架联动移架对各液压支架相对采煤机的位置进行微调，满足井下移架精确性的要求。为了确保移架的安全，在移架时应该滞后采煤机后侧滚筒5组以上的支架。

推移输送机时，应该滞后于采煤机后侧的滚筒12个以上的支架[3]。同时为了确保推移过程中的稳定性，应确保推移千斤顶按顺序逐渐的推出。将推移后输送机的弯曲段长度控制在15m以内，水平段的最大弯曲度数不要超过1.5°，要从一端进行推移，避免两侧同时用力导致输送机中间起翘而造成的液压支架咬架事故。

3 一次采全高时采煤机和液压支架的应用

为了节约费用，在进行一次采全高作业时，仍然是采用了现有的MLS-3-170型采煤机。但将其截割作业高度调整为6.15m后，导致其调高油缸的布置结构和采煤机上保护罩的高度均有所提高，使保护罩与采煤机的截割机构有所干涉，同时现有保护罩结构强度较弱，在大采高作业时极易受冲击变形。由于提升了综采作业的高度，使采煤机在综采作业过程中的机身振动也有所加剧。因此为了确保综采作业的安全性和经济性，对采煤机进行了改造，将其两侧调高油缸的保护罩结构进行优化，在降低结构高度的同时，在保护罩两侧设置加强筋，提高保护罩的结构强度，避免在大采高作业时落石冲击导致保护罩的变形，对油缸处的螺栓固定采用防滑螺栓结构，避免受振动情况下的松脱。

为了适应一次采全高情况下的煤矿井下顶板支护要求，采用了6m的大采高液压支架支护结构。由于煤矿井下大采高液压支架工作时的阻力较大，因此当出现漏顶情况后易导致液压支架的掩护梁和上侧的顶梁的角度超过其最大允许安全工作角度，进而造成液压支架的咬架现象[4]。而该液压支架的原电液控制系统在使用过程中稳定性较差，无法确保同一组液压支架在工作时收放护帮板、推移作业的同步性，在推移输送机时也无法实现推出支架后的拉架功能，因此在应用过程中需组织人员对该电液控制系统进行改造，提升其对液压支架组工作控制的同步性并满足其拉架功能。

4 结论

为了提升井下综采作业效率和煤炭的回采率，本文通过对益德煤业井下综采作业现状的分析，提出了一种新的大采高工作面一次采全高工艺，对该工艺路线、应用情况进行了详细的分析，结果表明：

（1）在进行一次采全高作业时，需对采煤机保护罩结构进行优化，降低其高度，提升结构强度，避免大采高作业时与截割机构干涉。

（2）割煤时，其综采面作业采用截割机构端头斜切进刀的方案；移架时，移架初期采用双向邻架自动顺序控制，自动完成液压支架群组的移架，然后启动采煤机、液压支架联动移架对各液压支架相对采煤机的位置进行微调，满足井下移架精确性的要求；推移输送机时要从一端进行推移，避免两侧同时用力导致输送机中间起翘而导致的液压支架咬架事故。