复杂条件下双向割煤工艺技术研究

来红祥 张志智 张伟龙

摘  要：  宁夏煤业有限责任公司麦垛山煤矿130602工作面煤层赋存结构简单，工作面平均倾角4-6度，为近水平工作面，在该工作面实现双向割煤，提高设备开机率，提升产能，降低成本，减少顶板事故等优势，对相似条件下综采工作面实现双向割煤具有指导意义。

关键词： 双向割煤;综采工艺;综采工作面;采空区处理

分类号：TH311

一、工程概况

1.煤层顶底板岩性

宁夏煤业有限责任公司麦垛山煤矿的煤层结构较简单，煤层结构总体呈北薄南厚之势，厚度变化范围较大，煤层为半暗淡型，沥青光泽，内生节理和构造节理较发育，参差状断口，条带状的层状构造。顶板的岩性以粉质砂石和碎屑砂岩为主，细颗粒砂岩和碎屑沙砾石次之，少量是中粒、粗颗屑砂岩。细砂岩的抗变形能力中等;粉质砂岩容易变质和软化，不耐水浸，抗变形能力差;六煤顶板岩层不稳定，六煤底板为粉砂岩，底板岩层单向抗压强度相对较低，属松软类型底板[1-3]。

2.水文地质情况

六煤顶部对工作面回采有影响的主要含水层有两个，一是直罗组下段砂岩含水层（Ⅱ），分布于整个井田，含水层厚60～318m，平均厚度139m。岩性主要为灰绿、蓝灰、灰褐色夹紫斑的中、粗粒砂岩为主，俗称“七里镇”砂岩，富水性相对较强;二是二煤～六煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层（Ⅲ），含水层岩性由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，平均厚度为74m，分布于全井田，是六煤直接充水含水层，属弱含水层，二煤～六煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层是该工作面直接充水含水层。水文地质类型属于复杂类型[1-3]。

二、排水系统

煤矿主水仓位于副立井井底附近，一号水仓容积1952.4m³、二号水仓容积2718.8m³、三号水仓容积3816.5m³，总容积8487.7 m³。在中央水泵房总共安装了5台MD600-118×9型离心泵，电机功率1600KW，单机扬程74m，通过在副立井井筒敷设的3趟Φ377mm管路将矿井水直接排至地面。13采区煤层呈北高南低，130602工作面从巷口向工作面方呈缓波状下伏，为便于排水，在13采区南翼边界设置边界水仓，甲水仓容积458m3，乙水仓容积228m3，总容积686m3，安装3台MD450-60×6水泵，敷设两趟φ325×8mm无缝钢管，排水系统在工作面形成前投入使用。

三、综采工艺

综合机械化采煤工艺简称“综采”，是指采煤工作面主要生产工序全部实现机械化的采煤工艺。综采工艺具有机械化程度高、劳动强度低、单产及安全性较好的优势[4-5]。

1.割煤

割煤是通過采煤机滚筒截割工作面煤壁的工序，采煤机分为滚筒式采煤机和刨煤机两种，滚筒式采煤机有单滚筒采煤机和双滚筒采煤机，目前双滚筒采煤机普遍用于各煤矿综采工作面。双向割煤在煤层赋存稳定、倾角较缓、煤层厚度适中的综采面。

2.装煤

采煤机割煤时通过滚筒螺旋叶片将截割的煤块装入刮板输送机内，拉移支架后推移刮板输送机时通过刮板输送机铲煤板将底板浮煤装入刮板输送机内，紧靠煤壁的浮煤成自然安息状态。

3.运煤

刮板输送机将工作面的煤运输到转载机中，通过转载机转运输至胶带输送机，再由顺槽胶带输送机运输至主运输系统中。

4.工作面支护和采空区处理

工作面液压支架和刮板输送机连接，通过液压系统可以实现对工作面顶板的支撑、前移、推移刮板输送机和采空区处理等。工作面支护方式有及时支护和滞后支护，对顶板整体性差的工作面要及时拉移液压支架进行支护顶板，对直接顶稳定性较好的顶板则可以考虑滞后支护，滞后距离要根据矿压显现情况明确规定，采空区处理通常采取全部垮落法进行处理。

四、双向割煤方式

麦垛山煤矿130602工作面配套MG750/1920-WD型采煤机，该矿井采用双向割煤，采煤机往返一次完成两个循环。双向割煤时在工作面上下端部进行斜切进刀，每次连续进刀两次，斜切段长度为采煤机机身长度加刮板输送机弯曲段长度。

面向回风巷站在工作面，煤壁在右手方向的是右工作面，煤壁在左手方向的是左工作面，130602工作面为左工作面。为便于设备检修，采煤机通常停机在上端头附近，生产时采煤机由停机位置下行割煤，升起左滚筒割顶部的煤，下降右滚筒割底部的煤，滞后采煤机右滚筒5m移架，滞后采煤机右滚筒30m推移刮板输送机;采煤机下行割通下端头煤壁后，将左滚筒降下割底煤，并清理机头浮煤;采煤机上行斜切进刀时，右滚筒割顶部的煤，左滚筒割底部的煤，滞后采煤机左滚筒5m将拉移支架，待采煤机进入直线段后将刮板输送机斜切段推向煤壁，并通过操作调整液压支架的推移梁顺直刮板输送机，采煤机开始割煤进入下一循环[6]。

五、劳动组织

1.循环组织作业形式

生产作业管理方式严格实行“三八”制，即中班、夜班两个生产班以工作面原煤生产和工作面回风巷和胶带输送机巷的超前管理为主，早班主要以设备检修为主，严格执行现场作业交接班的管理制度，每班有效生产作业及设备检修时间为八小时。

2.循环数量计算

130602综采工作面平均倾斜长度250m，考虑到上行割煤时大块煤通过采煤机机身影响时间，采煤机下行割煤速度平均按照7m/min进行计算，下行截割时间29min;采煤机上行割煤速度平均按5m/min进行计算，采煤机上行割煤时间40min;采煤机在进入斜切段时速度平均控制在4m/min，上下斜切段共计长度为100m，运行时间为25min;采煤机距工作面机头、机尾30m停机移端头，每次需20min;则下行割煤一个循环为时间为74min，上行割煤一个循环时间为85min。每班作业时间八小时，可以完成6个正规循环。

3.劳动组织

以采煤機割煤工序为主进行组织生产，采煤机双向割煤、移架、推移刮板输送机等作业，分工种追采煤机作业，充分发挥了综采设备的效能，提高生产功效。

六、双向割煤适用条件

1.工作面长度及坡度

随着综采装备和技术发展，工作面长度进一步增大，一般长度适中的工作面采用双向割煤方式比较合理的[7]。工作面坡度不易过大，坡度越大，功效越低。采用双向割煤，为提高设备运行的安全性，要滞后采煤机一定距离推输送机，每次推移方向不同，为控制输送机上窜下滑，要加强拉架、调架管理[8]。因此，工作面长度不宜小于200m，坡度以近水平和缓倾斜为宜。

2.上下端头管理

采煤机单向割煤时上下端头每次只进一刀，双向割煤时上下端部斜切进刀，每次连续进刀两次，压力较集中，过临时水仓、联络巷，顶板破碎时容易发生顶板事故。因此，双向割煤适用于顶板较为稳定，集中压力较小，上下口便于管理的工作面。

3.采煤机安装破碎机

上行割煤时，大块煤在采煤机运行前方，不通过采煤机机身，不影响采煤机割煤速度，上行割煤时，为保证块煤顺利通过机身，需要安装采煤机破碎机，，提高大块煤通过率，减少生产影响。

七、结论

综采工作面双向割煤工艺能够加快工作面推进回采速度，增加作业循环数量，提高生产效率和产量，较大幅度发挥工作面生产能力，缩短了割煤后煤层顶板的空顶时间，提高了工作面作业安全性，降低了生产成本，实现最高日产1.8万吨，生产18刀，取得了较好的经济效果。

参考文献：

[1] 张志智.综采工作面过冲刷带技术研究[J] 华北科技学院学报.2016，（6）

[2] 杨雄国.麦垛山煤矿130602综采工作面顶板初次来压分析[J] 价值工程.2016，（3）

[3] 龚慧春.浅析麦垛山煤矿130602工作面采场管理方法研究[J] 价值工程.2016，（10）

[4] 张风武.井下采煤技术与采煤工艺对生产的影响[J] 黑龙江科技信息.2014，（8）

[5] 侯昭君.井下采煤技术及采煤工艺的选择[J] 煤炭技术.2008，（12）

[6] 陈泓旭.浅谈大采高综采工作面双向割煤工艺的应用[J] 科技视界.2012，（8）

[7] 赵葆青.综采工作面合理割煤方式的选择[J] 同煤科技.1994，（04）

[8] 周平顺.双向割煤工艺在梅花井煤矿112203综采工作面的应用[J] 企业技术开发.2011，（12）

作者简介：来红祥（1984.11-），男，宁夏平罗人，汉族，工程师，硕士研究生，2007年毕业于西安科技大学，现就职于国家能源集团宁夏煤业清水营煤矿，生产副矿长，主要研究井下生产技术管理。

通讯作者：张志智（1983.6-），男，宁夏固原人，汉族，工程师，本科，2009年毕业于华北科技学院，现就职于国家能源集团宁夏煤业清水营煤矿，生产管理部副部长，主要从事井下技术管理工作;

2190500511206