回采工作面放顶煤工艺研究

徐向明

（山西汾西矿业集团公司柳湾煤矿，山西 孝义 032300）

1 工作面概况

1.1 工作面基本情况

61120 工作面地表位于山西省孝义市胡家窊村南部，北部为胡家窊村保安煤柱；南部为贺家庄村保安煤柱，两村庄现已搬迁完毕。工作面位于柳湾煤矿六盘区，西邻61118 工作面（未掘进），东邻61122 工作面（未掘进），北邻六盘区回风巷、六盘区猴车巷、六盘区轨道巷及六盘区胶带巷。

工作面煤层总体呈向斜构造，回采过程中将遇小型正断层2 个、陷落柱14 个地质构造为简单型；另根据地测科调查与实测资料显示工作面正常涌水量5.0 m3/h，最大涌水量30 m3/h，属中等水文地质类型；据柳湾煤矿冲击倾向性鉴定，本工作面顶、底板岩层为无冲击倾向性；根据瓦斯等级专业鉴定绝对涌出量为3.52 m3/min，相对瓦斯涌出量为1.55 m3/t，柳湾煤矿属低瓦斯矿井。

61120 工作面采用走向长壁后退式综合自动化低位放顶煤全部垮落采煤法。其设计走向长度为1 826 m，可采走向长度为1 656 m，倾斜长度180 m。所采煤层为11 号煤，煤层平均厚度5.0 m，煤层倾角平均5°。工作面采高为2.8 m，可采储量为177.3 万t。本工作面放顶煤开采设计于2017 年12 月份完成编制批复，2018 年2 月份开始掘进准备，在2019 年10月份完工后开始安装调试，2020 年4 月15 日开始组织生产，预计2021 年7 月回采结束，可采期16 个月。

61120 工作面支架选用112 架ZF9600/17/33D 型过渡液压支架、8 架ZF9600/23/33D 型端头液压支架呈单列式布置全工作面，支架中心距1.5 m。随着工作面推进，每循环移架一次0.8 m，放顶煤一次。工作面采用MG300/700-WD 型采煤机、SGZ－764/630 型前部刮板输送机和SGZ－800/800 型后部刮板输送机各一部；运输巷布置一部SZZ－800/400 型转载机、一部PLM2000 型破碎机和一部DSJ120/150/315×2 型皮带输送机；材料巷布置三台BRW－550/31.5 型乳化液泵，配套两个RX400/2500 型乳化液箱、两台PBW－31.5/6.3 型喷雾泵

1.2 采煤方法概述

采煤方法：走向长壁后退式综合自动化低位放顶煤全部垮落采煤法。

采高及层位控制：根据煤层赋存情况及采煤机与支架的配套关系，确定工作面采高为2.8 m。回采时，割煤沿底板推进。

循环进度：根据采煤机滚筒的截深，作业循环进度定为0.8 m。

循环次数：根据各工种的作业时间及采煤机的截割、放顶时间，确定每日5 循环，夜班两循环、早班中午班1.5 循环。

2 采煤工艺流程

破煤采用MG-300/700-WD 型采煤机双向机采割煤，往返一次割一刀，沿运行方向前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，以3 m/min～4 m/min 的速度向上（下）割煤，直至割透上（下）端头煤壁。

装煤通过采煤机滚筒螺旋叶片转动与SGZ-764/630 型前刮板输送机铲煤板配合向前移动装煤，放顶煤由液压支架放煤口放入SGZ-800/800 型后刮板输送机，架间浮煤由人工清入前刮板输送机。

运煤选用SGZ-764/630 型前刮板输送机和SGZ-800/800 型后刮板输送机经由SZZ-800/400 型转载机途径DSJ120/150/315×2 型胶带输送机运出工作面。

采用ZF9600/17/33D 型放顶煤液压支架作为基本支架护顶，配合使用ZFG9600/23/33D 为排头支架自动跟机支护顶板。液压支架呈单列式布置全工作面，支架中心距1.5 m。

工作面采用全部垮落法管理顶板，随着工作面推进，每循环移架一次，落山顶板垮落一次。

3 综合自动化采煤工艺

3.1 循环进度及进刀割煤方式

自动化割煤采用中部进刀割煤工艺，采煤机进刀采取中部斜切进刀的方式，斜切进刀段长度为15 m，进刀深度0.8 m。割煤采用MG-300/700-WD 型采煤机双向机采割煤，往返一次割一刀，沿运行方向前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，以3 m/min～4 m/min 的速度向上（下）割煤，直至割透上（下）端头煤壁。

1）采煤机由中部进刀割煤至工作面左（右）端，保持进刀段长度大于15 m，进到深度逐渐加深；

2）进刀深度达800 mm，保持3.0 m/min～4.0 m/min匀速稳定割煤；

3）割通后，采煤机空牵引扫浮煤至工作面中部；

4）移直后端输送机，并沿输送机弯曲段斜切进刀，继续割煤至工作面右（左）端；工作面右半段输送机移近煤壁，恢复初始状态。进刀方式示意图详见采煤方法图；

5）自动割煤时集控中心操作人员通过工作面视频监控及定位传感器位置显示，观察采煤机进刀情况。如发现采煤机未按设定截割方式作业，或其他特殊情况，集控中心操作人员立即停机闭锁“自动化”操作系统，查找原因处理问题。

3.2 本工作面自动化记忆割煤工艺

1）左端到右端：进刀前采煤机左右摇臂均扫底,进刀后左摇臂扫底，右摇臂割顶；（对应采煤机工艺段编码1#）

2）右端到右切：采煤机割透端部时反向扫底煤，左右摇臂状态均扫底；（对应采煤机工艺段编码2#）

3）右切到右端：采煤机完成扫煤一次后反向向端部扫底，左右摇臂状态均扫底；（对应采煤机工艺段编码3#）

4）右端到右切：采煤机割透端部时第二次反向扫底煤，左右摇臂状态均扫底；（对应采煤机工艺段编码4#）

5）右切到右端：采煤机完成第二次扫煤后反向向端部扫底，左右摇臂状态均扫底；（对应采煤机工艺段编码5#）

6）右端到左端：进刀前采煤机左右徭臂均扫底，进刀后左摇臂割顶，右摇臂扫底;（对应采煤机工艺段编码16#）

7）左端到左切：采煤机割透端部时反向扫底煤，左右摇臂状态均扫底;（对应采煤机工艺段编码17#）

8）左切到左端：采煤机完成扫煤一次后反向向端部扫底，左右摇臂状态均扫底；（对应采煤机工艺段编码18#）

9）左端到左切：采煤机割透端部时第二次反向扫底煤，左右摇臂状态均扫底；（对应采煤机工艺段编码19#）

10）左切到左端：采煤机完成第二次扫煤后反向向端部扫底，左右摇臂状态均扫底。（对应采煤机工艺段编码20#）

3.3 装运煤方式

工作面运输设备使用一键启停，采用MG-300/700-WD 型双滚筒采煤机破煤，通过滚筒螺旋叶片转动与SGZ-764/630 型前刮板输送机铲煤板配合向前移动装煤，放顶煤由液压支架放煤口放入SGZ-800/800 型后刮板输送机，架间浮煤由人工清入前刮板输送机，最后均由SZZ-800/400 型转载机经由DSJ120/150/315×2 型胶带输送机运出工作面，实现装煤、运煤过程。

自动化割煤工艺中加入了煤流煤量实时监测控制系统，当转载机处煤量超过设定值（目前为三挡）10 s后，系统开始检测前、后刮板运输机和煤机负荷，当前运输机超过设定值（200A）或采煤机超过设定值（130A）10s 时采煤机牵引速度以-0.5 m/s2的加速度减少；同时当后刮板运输机达到规定值（400A）10 s时，停止自动放煤程序。

4 61120 综放工作面生产工艺

顶煤采用多轮顺序方式放煤。接班回采准备期间先遗煤放净，割煤作业时进行随采随放，然后每割半刀煤再放一次顶煤。割煤作业时：采煤机割煤、追机移架，放煤工在追机移架位置后15 m 处开始按顺序逐架放煤，放至9#煤顶板后关闭插板，然后放下一架，依次循环追机放顶。

5 61120 综放工作面实际放煤情况

目前61120 综放工作面割完煤放顶时：一人在后部放顶，一人在前部放顶，放顶时以后部放煤为主。前部放煤时依据工作面语音报警控制煤量。正常放顶煤时后溜子电流约为270A，后溜子报警值为220A，当电流超过300A 时，智采集控预警系统通知放顶人员控制煤量，以此来控制放顶煤量、防止过负荷，保护运输设备。

10 月5 日夜班由60 架割至1 架半刀煤，80-110架放顶4 h、10-60 架放顶7 h。总计生产7 h，产原煤2 000 t，其中割煤282 t，放顶煤1718 t，计算得每架放至9#煤后约产19 t。

工作面前半部，因顶板较好，采用多轮顺序放煤。在第一轮由机头向机尾开始逐架放2 min～3 min 后无煤，然后再回机头开始第二轮放煤重复放煤，大约需依次循环2-3 轮后可以放至9#煤顶板；工作面后半部放至11#煤顶板时需1 min～2 min，放至10#煤顶板时需3 min～4 min，放至9#煤顶板大约需5 min～7 min。综上所述每架放顶时间约需6 min。

6 目前存在问题

1）8 点班生产6 h，割1 刀煤需2 h，放顶6 h，放顶架数为100 架，计算每架放至9#煤顶板大概需要6 min，所需时间为为10 h，放顶煤时间远远不足以放至9#煤顶板。

2）工作面后半部顶板周期承压、裂隙发育时，顶煤易下落；工作面机头顶板完整，顶煤不易垮落，放下顶煤时也以大块居多，容易造成刮板运输机堵塞、过负荷情况，造成机电设备损坏。

7 意见和建议

为了避免资源浪费，生产班在交接班后先不进行割煤，先将工作面顶煤放至9#煤顶板后再进行割煤，这样可以更好提高顶煤回收率。