一次采全高采煤工艺的应用研究

张富寰

(冀中能源股份有限公司邯郸郭二庄矿，河北 邯郸 056000)

一次采全高采煤是一种能够有效提高煤炭开采回收率的采煤工艺，相比于放顶开采法和分层开采法具有显著的经济效益。煤矿综采机械化水平的不断提高为一次采全高采煤工艺提供了技术支撑，为了实现资源回收最大化，目前一次采全高采煤工艺已在很多煤矿得到推广应用。笔者结合郭二庄四采区生产实践，对一次采全高采煤工艺的特点及其应用进行了探讨。

1 一次采全高采煤工艺的优势分析

郭二庄矿四采区位于郭二庄井田东部，设计开采煤层为9#煤，赋存于太原组底部，煤层平均厚度3.3m，地质资源储量2 060万t，设计可采储量1 328.4万t，服务年限为14.8年。岩性主要为粉砂岩，胶结较好，部分区域有岩浆岩大面积侵入，但对工作面煤层原生结构破坏甚微。四采区资源储量丰富，开采技术条件相对简单，采用走向长壁采煤方法，一次采全高采煤工艺，全部垮落法管理顶板。一次采全高采煤工艺主要是通过选用大采高采煤机、液压支架等设备，实现对全高度煤层的高效开采，可有效减少放顶开采、分层开采而造成的煤炭遗留呆滞，提高煤炭资源回采率；同时也有利于减少因放顶煤而产生的夹矸，提高煤炭品质。通过郭二庄四采区一次采全高采煤工艺的应用实践，对该工艺的优势进行了分析。

1.1 有利于改善采煤作业环境

①一次采全高采煤增加了采煤高度和巷道断面尺寸，因而巷道和工作面的通风也得到改善，使采面瓦斯浓度以及上隅角瓦斯积聚的可能性显著下降，降低了瓦斯事故隐患。②一次采全高采煤避免了放顶煤开采时产生的大量煤尘，断面增大下风速更加平稳，也在一定程度上缓解了采煤生产时煤尘飞扬的问题。③一次采全高采煤避免了放顶煤开采时，顶煤放落不净的问题，消除了因顶煤遗留而可能造成的采空区瓦斯超标以及矿井火灾。

1.2 显著提高了煤炭回采率

回采率的显著提高也是一次采全高采煤工艺最大的特点。一次采全高采煤工艺利用采煤机机械切割的方式，最大程度保证了煤层的开采，避免了放顶煤放不净的问题。相比于放顶煤工艺而言，回采率可提高15%以上；同时减少了顶煤倾放时的夹矸，既提高煤炭产量和回采率，也使煤炭品质得到提升。另一方面，一次采全高采煤工艺也更利于发挥机械化综采的优势，提高了开采效率，降低了开采成本。

1.3 开采工艺更加简单

相比于放顶煤工艺，一次采全高采煤更好地利用采煤机械设备，一方面提高了生产效率，降低了人员劳动强度；另一方面，可布置较少的后置刮板输送机，节省了矿井建设投资成本。

2 采煤设备及工艺流程

采煤工作面选用MG300/730-W型双滚筒采煤机，ZY6000/22/45型液压支架，SGZ-764/400型可弯曲刮板输送机及配套辅助设备。采煤机主要技术参数：截割速度0～8.25m/s；截深630mm；截割电机供电电压1 140V；装机功率2×300+2×55kW。大致的工艺流程为：采煤机进刀割煤→刮板输送机运煤→支护帮边、顶板→降支柱、收护帮板→移架支护顶板→推移刮板输送机→清理浮煤。

2.1 进刀

进刀应根据具体部位合理操作。第一种情况在机头位置进刀割煤，当煤机下行割煤至刮板输送机机头时，立即调整掘进机方向；在割底部剩余煤之后，进入斜切刀段，调整上滚筒至顶板，下滚筒至底板；沿反向斜切达到设备截深和大约两个采煤机机身长度时，停止割煤作业；调整采煤机溜槽靠近煤壁，操作上滚筒下降切割，切割至输送机机头位置时，调整上下滚筒分别沿煤壁进行上升切割和下降切割；在切割至吃刀茬处时，调整采煤机溜头和下部溜槽至煤壁，进刀作业完成。第二种情况是在机尾进刀割煤。与第一种情况反方向，当截割头上行割煤至输送机机尾时，立即调整采煤机割煤方向，按同样方式调整上下滚筒位置，反向斜切同样长度后停止割煤。后续的进刀割煤工序皆与上述工序相同。

2.2 割煤运煤

采煤机截齿割煤的同时，依靠后滚筒转动自行装煤，留下的未能转动装运的散煤则由铲板在推溜时自行装入输送机。割煤时需将煤壁割成直线，将底煤割平，同时严格控制采高。

2.3 擦顶移架

移架操作时，应控制好高度，使支架能够前移即可。为避免咬架，主顶梁下降高度应控制不得超过200mm；同时还要严格控制移架步距，支架最大控顶距离可按照经验公式：Lmax=L1+L2+S进行计算，式中L1为顶梁长度(m)；L2为端面距(m)；S为采煤机截深(m)。移架后，应保持支架呈一线，并控制端面距不得大于300mm，超过该距离的局部片帮地段要在顶梁上再用木梁掩护。升架时，支架必须与顶板接实、升紧；工作面机尾端头割煤后，先后拉动端头支架和基本支架。

2.4 推移刮板输送机

移架完成后，推移刮板输送机。首先移动运输机机尾，在距离采煤机后滚筒15m的位置，分段推入并保持运输机呈一线。输送机不得出现急拐弯；允许有小的弯曲，但其距离也不得超过10m，以避免发生溜槽错口、接环断裂等事故。

2.5 浮煤清理

在推溜完成4个架口后，开始清理浮煤。负责清煤作业的人员应面朝机尾方向，清理中时刻注意溜槽运行情况，避免溜槽拉入较大的煤块和矸石，同时注意避免溜槽内煤块溅出挡煤板将人砸伤。支架两侧及底座前浮煤应清入溜槽，经架间空隙将矸石清入老塘。

3 作业安全措施

3.1 割煤时的安全操作

在采高要求下，为保证工作面顶底板受力均匀、结构稳定和便于支护，必须将工作面顶板、底板、煤壁等切割平整，不得留有伞檐。采煤机司机需保持高度注意力，密切关注顶底板和煤壁变化，遇有异常情况时需立即停刀，并将采煤机和前部运输机停电闭锁。当需要抬刀操作时，需合理控制抬刀幅度，尽量保持匀速操作，避免因抬刀过猛而导致的支架仰俯角过大或输送机推移困难。

3.2 移架时的安全操作

移架前首先应对支架进行检查，保证无部件缺损；液压管路没有堵塞、漏液等情况，操作手柄可靠灵活，初撑力合理；为避免移架时管路松动漏液和带来不便，需将所有接头用U形卡固定牢靠。采煤机割煤后，必须及时移架，保证悬顶距离不超过0.6m。当发生片帮冒顶时，应立即停止采煤，并立即停电闭锁，进行顶板维护。移架后的所有支架必须按照要求间距排列整齐，呈一条直线；支架顶部必须接顶、接实，当顶梁上方有空顶时，需用木背板楔紧。

4 结束语

煤炭资源是不可再生的宝贵资源。在当前提倡集约生产，能源高效利用的形势下，一次采全高采煤工艺逐渐在各煤矿企业得到推广应用，有利于提高产能和减少资源浪费。煤矿企业在推进综采自动化和采用一次采全高采煤工艺开采时，需根据矿井生产实际，合理选择设备，并严格执行采煤作业的安全措施，如此才能保证矿井开采的安全与高效。