栖凤煤业大倾角综放面采煤工艺与系统设计

刘鹏飞

（山西忻州神达栖凤煤业有限公司，山西 宁武 036700）

1 引言

“富煤贫油少气”的能源赋存结构决定了煤炭是我国的主要消费能源。随着煤炭需求和开采强度的不断增加，赋存条件较好的优质煤炭资源已逐步开采殆尽，由此导致复杂条件下的煤炭资源安全高效的回采需求不断增加[1-2]。有关统计表明，大倾角煤层占我国可采煤炭资源的15%以上，其中大倾角厚煤层又占据了相当大的一部分。在大倾角厚煤层煤炭资源的开发利用中，形成了分层开采、综放开采等系列技术[3-4]。在大倾角综放面开采时，由于工作面倾角较大，工作面支架向切线方向形成一定的重力分量，从而导致支架出现滑移倾倒的安全隐患[5]，目前针对大倾角综放面安全开采技术的研究还相对较少，因此开展栖凤煤业大倾角综放面采煤工艺与系统设计，具有重要的现实意义。

2 工程概况

51408 工作面位于514 采区，开采水平为+1325 m 水平，地面标高+1557～ +1628 m，井下标高+1300～ +1345 m。地面位置位于栖凤煤业有限公司井田西南部，工作面东南方向邻近工作面保护煤柱，西南为井田边界保护煤柱，西北邻近采空区保护煤柱，东北为515 辅运上山、回风上山、515 回风上山、风井工业广场保安煤柱。工作面走向长度758 m，倾向长度120 m，煤层厚度12.44～18.00 m，平均厚度为15.2 m，煤层倾角18°～23°，平均21°，煤层结构简单～中等，结构较稳定，煤层硬度为f=0.64 ＜1，属中软煤层。5 号煤层上距2 号煤层59.25～65.97 m，平均62.61 m，下距6 号煤层1.70～2.25 m，平均1.95 m。煤层含夹石1～3 层，夹石厚0.15～0.60 m，一般小于0.50 m，属于特厚煤层。

3 大倾角综放面采煤工艺设计

51408 工作面沿煤层倾向布置，设计采高2.9 m，放煤高度8.7 m，即一采一放走向长壁整层放顶煤采煤法，采放比为3:1。

3.1 大倾角综放面割煤方式

大倾角综放面采用MG170/411WD 型双滚筒采煤机，单向割煤、切口斜切进刀方式，往返一次割一刀。具体参数见表1。

表1 前期施放8 个爆破孔封孔参数

表1 MG170/411WD 型采煤机参数

3.2 大倾角综放面装煤方式

大倾角综放面利用采煤机滚筒的螺旋叶片旋转将原煤装入前刮板输送机，顶煤通过后梁的升降自行垮落装入后刮板输送机。

3.3 大倾角综放面运煤方式

大倾角综放面前刮板机采用SGZ630/220 型可弯曲刮板输送机运煤，运煤能力为450 t/h；工作面后刮板机采用SGZ630/220 型可弯曲刮板输送机运煤，运输能力450 t/h。

运输顺槽利用SZZ764/132 型桥式转载机运煤，运输能力650 t/h。中部利用PLM/1000 型破碎机破碎大块煤。运输顺槽内使用1 部DSJ-100/100/2×75型可伸缩胶带输送机运煤，经皮带运输联巷的DTL100/50/2×75 胶带输送机，再到皮带石门的DTL100/40/37 胶带输送机到达运输大巷输送机，进入大巷运煤系统。具体参数见表2、表3。

表2 前后刮板输送机技术参数表

表3 胶带机技术参数表

3.4 大倾角综放面顶板控制方式

大倾角综放面顶板控制采用支撑掩护式液压支架，其技术特征如下：

中间支架型号为ZF5500/18/29，支护高度为1.8～2.9 m，支架宽度1.43 m，中心距1.5 m，工作阻力5500 kN，初撑力4360 kN，重量19.4 t。

端头支架型号ZTZ11000/22/33F（A)，支护高度2.2～3.3 m，工作阻力11 000 kN。

4 大倾角综放面采煤系统设计

栖凤煤业51408 大倾角综放面沿514 采区的南翼走向布置，工作面顺槽与采区三条上山相连接。工作面采用“U”型一进一回布置方式，工作面运输顺槽、回风顺槽分别与514 运输石门、回风上山相连，形成工作面运输与回风系统；514 采区辅运上山通过材料绕道与工作面回风顺槽相连，构成辅助运输系统。

4.1 回风顺槽布置方式

回风顺槽沿煤层底板走向布置，巷道采用锚网索联合支护。顶板淋水、破碎掉顶超高地段采用桁架梁（锚梁网）加强支护，用作行人、回风，并铺设轨道、安装无极绳绞车为工作面运送材料。

4.2 运输顺槽布置方式

运输顺槽沿煤层底板，与回风顺槽平行布置，巷道支护方式同回风顺槽，并用作工作面进风、行人、运煤、运料。

4.3 开切眼布置方式

开切眼沿煤层底板倾向布置，工作面长120 m，开切眼采用锚网索配合单体支柱联合支护，上下出口高差44 m。巷道断面形状及几何参数见表4。

表4 巷道断面形状及几何参数

5 大倾角综放面调斜安全技术措施

（1）调斜时，液压支架侧护板处于可伸缩状态。

（2）调斜过程中，严禁将刮板输送机推成陡弯，防止溜槽脱节。

（3）调斜时，移架、推溜工作人员要相互协调配合，确保移架、推溜工作达到要求。

（4）调斜过程中，必须由有经验的工人操作，确保调斜质量。

（5）工作面支架调整时，将浮煤清理干净，操作人员站在安全地点进行操作。

（6）在用小推拉缸顶移支架进行调整时，必须将小推拉缸放置牢固。

（7）采用单体液压支柱支撑支架时，应掌握好支撑位置和角度，并系好安全绳，防止单体支护弹出伤人。

6 大倾角综放面防倒架安全技术措施

（1）所有液压支架侧护板设置齐全，完好无损。

（2）从机头（机尾）方向向机尾（机头）方向拉架时，首先把机头或机尾端的端头液压支架拉出并升起、升紧，并使其达到最大初撑力，之后采用边拉架边调架方式，向机尾（机头）方向倾斜，再升紧支架。

（3）液压支架倒架时，采用单体液压支柱进行扶架，从侧护板有行程的支架开始调整，首先进行降架，之后将单体支撑在倒架一侧的顶梁上，升起单体扶正支架，升紧支架，取下单体。

（4）扶架时，首先检查支架侧护板，若侧护板不完好则不得操作，同时，严禁无关人员通过支架或逗留。此外需防止单体滑落伤人，单体升柱时采用远程控制，缓慢升柱，小心单体飞出。

（5）调整液压支架时，必须擦顶移架，以免支架大幅度向机头倒架。

（6）对倒架严重的支架，及时进行调整。

7 结语

大倾角综放开采具有开采成本低、回采速度快、效率高等优点。本文设计了栖凤煤业51408 大倾角综放面采煤工艺与系统，采用一采一放走向长壁整层放顶煤采煤法，主要包括大倾角综放面割煤方式、装煤方式、运煤方式以及顶板控制方式设计，以及大倾角综放面采煤系统布置方式确定，工作面采用“U”型一进一回方式布置，同时提出了大倾角综放面调斜和防倒架安全技术措施，对于大倾角综放面设计具有一定的指导意义。