综放工作面放顶煤采煤工艺技术应用研究

王喜晨

（晋能控股煤业集团晋城煤炭事业部阳城晋圣润东煤业有限公司，山西 晋城 048000）

引言

在晋能控股煤业集团某矿的第3#煤层中，煤层厚度的平均值是5.6 m，有矸石存在于煤层内，而且该矸石的稳定性较好，其厚度是0.28 m，和煤层底板的距离是0.6 m。炭质泥岩与泥岩构成了煤层底板与顶板，而且顶板中主要是粉砂岩与砂质泥岩，个别部分存在的砂岩的粒级有所差异，底板的主要成分就是泥岩与砂质泥岩，个别部分存在的砂岩的颗粒比较小，量也不大，整个煤层的结构的复杂性比较小，具有稳定性的是其厚度，一般没有太大的变化。现在，该矿选取的采煤工艺是大采高，在该工艺中，一般要求的顶底板与煤层所具有的厚度是非常高的，当进行开采时，极易有片帮出现在煤壁中，在管理顶板时困难程度比较大，由于不断上升的开采高度，就大幅度降低了回收顶煤的效率[1]。

1 布置巷道

在该矿的工作面中，当顺煤层的顶板来对其进风巷与回风巷进行掘进时，所体现的布置是倾斜的。现场采煤的工作面，如图1 所示。

图1 现场采煤的工作面

从图1 中可以看出，回风巷、进风巷、切眼走向三者的长度分别是756 m、678 m、234 m。回风巷断面所体现的形状是矩形，选用的支护为全锚的联合支护，而且断面所具有的净高、毛高、净宽、毛宽分别是2.8 m、3.2 m、4.1 m、4.2 m，把电缆与管路敷设到巷中，而且电缆与管路是专用的，可以把气、电、水供给给工作面。进风巷断面所体现的形状是矩形，选用的支护全锚的联合支护，而且断面的所具有的净高、毛高、净宽、毛宽分别是2.95 m、3.2 m、4.66 m、4.78 m；而且，在同一时间对单轨吊、输送机、转载机等设备进行铺设，作为通道来对材料进行运输，对电缆与管路进行铺设，而且电缆与管路是专用的，可以把气、电、水供给给工作面中[2]。切眼断面所体现的形状是矩形，对布置各种类型的综采设备的帮助比较大，并提供有关开采的服务，把进风巷与回风巷进行相连，这就促进了采煤体系的形成。

2 介绍采煤工艺

按照煤层所属于的地质状况，并和布置巷道的方式相结合，一种选取放顶煤采煤的工艺被设计出来，放顶煤开采的形式，如图2 所示。把刮板输送机型号为SGZ-1000/1400z 使用到工作面的之前与之后，并把顶梁当做界限，把采煤机使用到上部进行割煤，把割煤之后的顶煤放到刮板输送机中，并运出来，就是开采出来就放出来。

图2 放顶煤开采形式

2.1 割煤的研究

当对工作面的煤层割煤时，选用的采煤机是双滚筒的，在截割其两端时，选用的方法是斜切。通常的采煤机在进行截割时的深度大概在500 mm～800 mm之间，采煤的最高高度是2 400 mm，反复循环的速度是800 mm。当割煤时，双滚筒彼此之间的协调是需要保证的，而且左、右两个滚筒所截割的分别是底煤、顶煤，在把煤壁割通之后，要把右滚筒的高度下降一定的值，然后在截割底煤，当有浮煤存在于空刀表面时，要对浮煤进行清理，继而与输送机发生弯曲的方向相同的方向来割煤，而且割煤是反向的，把左滚筒的高度升高一定的值，然后在截割底煤，一直截割至煤壁为一条直线段，推直输送机，然后在把滚筒的位置进行调换，然后再次回至其机头，按照上述状况多次反复进行，就会使割煤操作得以完成[3]。

2.2 移架的研究

当有煤落到采煤机之后，一定要马上把前溜向前推进，一定要保证截煤的深度为0.8 m，当移架在采煤机之后，并比采煤机的滞后15 架，当进行移架过程中，在对顶进行擦拭时一定要带压，把支架所下降的高度减少，并对伸缩梁、护帮板进行设计，当进行移架之后，要马上把伸缩梁给伸出去，来支护顶板，由于护帮板不断作用到煤壁，对于煤壁而言所起的作用是保护，保证支架在被移架之后始终处于同一直线，并且初撑力要不小于1 940 kN。

2.3 推移前部输送机的研究

当进行移架之后，和采煤机的距离有15 m，在把前部输送机向前推进操作。若在这个过程内，不少的输送机被采用，而且这些输送机之间是相互配合与协调的把推移操作完成的；把推移的过程分几个阶段实施，当和采煤机有5 m 距离时就能实施推移了，推移一次的距离要在300 mm 以下，按顺序在推移1～2次之后，把前部输送机进行推移，并慢慢推移至煤壁的位置；当进行推移的过程中，开始的位置是两头，在两头存在弯曲的那头一定要在15 m 以上，把其前面与后面推移为同条直线，防止有急转弯存在。

2.4 放顶煤的研究

按照顶煤的真实状况，在对放顶煤开采的方法进行选择时，一定要具有合理性[4]。当第2 刀煤被采煤机截割结束之后，在实施放顶煤与移架，不管是割与放的顺序是什么啊，采放的比例都是1∶3，而且放煤与放煤的距离是1.26 m。值得关注的是放顶煤所需要依据的步骤，要保证开始对顶煤进行放出的是其机头的位置，然后在就是机尾，当进行放煤操作时，当顶煤的比较大，并把煤口给堵住时，能够采用搅动杆，而且搅动杆属于液压支架，搅动杆可以搅碎顶煤，保证能够使放顶煤顺利结束操作。由于要把回收顶煤的效率提高，当顶煤是不大的块度时，过渡支架能够对顶煤进行适当的放出[5]。

2.5 拉后溜

当把煤截割到矸石与煤相遇处时，就要开始的操作就是拉后溜，使用的操作措施一定要具有合理性，把输送机安装的千斤顶进行移动，一直移动至合适的区域中，在自机头向上行一直到机尾的过程内，一定要把连接采煤机的具体位置与溜槽与邻架相连考虑进来，防止发生安全事故，导致员工的生命安全受到威胁[6]。

3 使用成效

当支护3#煤层的端头与顶板时，把172 架液压支架安装在工作面中，而且1 台液压支架所具有的工作阻力、强度、高度分别是1 180 kN、365.8 kN/m2、2.33 m。液压支架与顶梁彼此配合来支护顶板，而且顶梁是网状的，选用的材质是十字梁。在支护工作面两个端头的位置是上下巷与切眼进行连接的主要部位，排头架支护措施被使用到3#煤层中，使支护更加可靠，端头支护，如图3 所示。

图3 端头支护

当放顶煤工艺被采用到3#煤层时，当支护区域有效性较好，就能把不易操作液压支架的难题给解决掉，就会把发生顶板事故的几率降低，就能对布置的巷道进行改进，使采煤系统更加安全可靠，该矿3#煤层开采效率从4 t/工上升至13 t/工，顶煤实际回收率可达82%左右。

4 结语

关于该矿顶煤实际回收效率不高的问题，按照工作面布置巷道的方法，把可采用放顶煤采煤工艺给提出来，以下就是其结果：

1）研究主要工序，如拉后溜、放顶煤、推移前部输送机、移架、割煤等，选取的是开采了就放出，其操作方式是随着机放顶煤，把液压支架不能对顶板进行控制的难题进行了解决，使采煤系统更加安全与可靠。

2）当使用该工艺之后，该矿3#煤层开采效率从4 t/工上升至13 t/工，顶煤实际回收率可达82%左右。