厚煤層一次采全高綜采開采技術(shù)

一、立項原因及背景

煤炭是我國的支柱能源，隨著煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，大采高作為一個相對的概念，在開采高度的上限一直在變化著，并沒有一個較為嚴(yán)格的限定。眾所周知，厚煤層開采方法有三種：分層綜采、放頂煤綜采和大采高綜采，目前礦井一般采用分層不鋪網(wǎng)綜采工藝，頂分層開采后，下分層還要根據(jù)頂板的自然條件下的再生穩(wěn)定性，另行研究開采方法和工藝，因下分層開采潛在風(fēng)險大、穩(wěn)定時間長、開采難度大等不利因素，極易造成大量煤炭資源損失浪費，分層開采造成工序復(fù)雜、效率低、生產(chǎn)成本高，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。厚煤層一次采全高綜采（既綜采大采高）時世界煤炭井工生產(chǎn)技術(shù)主要競爭領(lǐng)域，其主要具有以下三點優(yōu)勢：（1）實現(xiàn)先進(jìn)采煤技術(shù)現(xiàn)代化水平，促進(jìn)煤炭工業(yè)發(fā)展；（2）實現(xiàn)高產(chǎn)高效，提高經(jīng)濟(jì)效益的保障；（3）實現(xiàn)高質(zhì)量煤炭，有效提高回收率。由于大采高綜采資源回收率高，煤炭質(zhì)量好，能實現(xiàn)高產(chǎn)高效，經(jīng)濟(jì)效益好，因此，綜采大采高已成為厚煤層開采工藝的重要發(fā)展方向之一，同時也是在適應(yīng)的厚煤層條件下首選地采煤方法。

南山井12#層402盤區(qū)為厚煤層，設(shè)計為兩翼開采，其中西翼煤層厚度4m以內(nèi)，已經(jīng)使用ZZS6000/17/37液壓支架及配套設(shè)備開采完畢；東翼煤層厚度3.7—6m，如果與西翼使用同類綜合配套設(shè)備開采，將會造成很大的資源浪費。為此，必須配置一套適應(yīng)該區(qū)域煤層厚度范圍綜采設(shè)備，以提高資源回收率。我礦根據(jù)地質(zhì)煤層條件多方考察、調(diào)研、研究，與山西平陽重工、上海天地公司（大同同力煤機(jī)裝備有限公司）共同合作，配置了一套適應(yīng)該區(qū)域綜合條件的一次采全高綜合機(jī)械化開采設(shè)備并取得成功，在不斷的生產(chǎn)過程中總結(jié)出一系列的生產(chǎn)工藝。

二、成果內(nèi)容、創(chuàng)新點

1、準(zhǔn)備及穩(wěn)裝

大采高的準(zhǔn)備首先在我礦進(jìn)行了地面三機(jī)配套設(shè)備試運轉(zhuǎn)，試運轉(zhuǎn)取得成功后設(shè)備下井成了一個難題，該面于2011年4月開始準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備初期，面對該工作面設(shè)備特別大、特別重的特點（支架49噸/架，機(jī)組150多噸），我礦召集專業(yè)技術(shù)人員對設(shè)備下井進(jìn)行了專題會研究，決定改變原有老方法、老思路，使用德國JND M63D型風(fēng)吊（又稱“氣動葫蘆”）代替原有的倒鏈（又稱“手拉葫蘆”）進(jìn)行施工，8210工作面支架共98架。通過使用氣動葫蘆安全、可靠、高效，組裝98架支架只用了25天的時間，既節(jié)省了工人勞動量，也為大采高投產(chǎn)提前了約15天的，為全礦帶來了巨額的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）JND M63D型氣動葫蘆的技術(shù)參數(shù)

JND M63D型氣動葫蘆的技術(shù)參數(shù)：

（2）JND M63D型氣動葫蘆的工作原理

氣動葫蘆總共由三部分組成：

①起吊機(jī)構(gòu) ；

②行走機(jī)構(gòu) ；

③配氣系統(tǒng)；

起吊機(jī)構(gòu)包括氣動馬達(dá)、行星減速器、吊掛總成、制動器、起重鏈條、吊鉤總成和主控閥。起吊機(jī)構(gòu)通過控制主控閥,來實現(xiàn)起吊重物的升、降，通過開閉制動器達(dá)到起升、下降定位制動.確保起吊作業(yè)的安全，起吊機(jī)構(gòu)整體可固定使用,也可置于行走機(jī)構(gòu)下方移動使用.

行走機(jī)構(gòu)采用氣動行走小車，由主動車輪、被動車輪、墻板組成,通過主控閥控制氣動馬達(dá)、行星減速器驅(qū)動主動車輪行走,實現(xiàn)起吊重物的水平移動。

配氣系統(tǒng)是以壓縮空氣作為動力源,控制氣路操縱葫蘆的起升和行走，在煤礦井下使用中可通過空壓機(jī)提供動力來源。

（3）JND M63D型氣動葫蘆在井下使用

JND M63D型氣動葫蘆安裝于我礦8210工作面尾巷5210巷距工作面30米的位置，挑頂留出足夠的起吊高度。具體安裝方法為:在頂板上打一定數(shù)量的錨索，將工字鋼通過環(huán)鏈固定于錨索上，共需2根3米左右的工字鋼，每根工字鋼約需10組（共20根）錨索。然后將JND M63D型氣動葫蘆通過鋼絲繩固定在工字鋼上（共需4臺氣動葫蘆，每根工字鋼上固定2臺）。安裝的關(guān)鍵之處在于：工字鋼垂直順槽固定，調(diào)節(jié)2根工字鋼的間距和支架頂梁展開時吊耳間距相符；然后調(diào)節(jié)好2臺氣動葫蘆間距正好滿足支架頂梁吊耳的間距（約1.5米），每根工字鋼的具體安裝示意圖如圖1所示。

 

圖1 井下安裝示意圖

（4）氣動葫蘆的優(yōu)越性

氣動葫蘆與傳統(tǒng)的倒鏈（又名“手拉葫蘆”）相比，具有明顯的優(yōu)越性：

1. 可以連續(xù)不斷的高頻率作業(yè)。

2. 升降速度可以隨意調(diào)整，也可無級變速。

3. 無火花，徹底解決了起重設(shè)備的防爆問題。

4. 可在高溫、高粉塵、腐蝕性強的作業(yè)環(huán)境下工作。

5. 體積小，重量輕，安裝使用方便。

6. 自鎖性能好，安全可靠。

7. 操作簡單,維護(hù)方便,維修配件少,維修周期長。 

8.節(jié)省能源，動力采用壓縮空氣無介質(zhì)泄露無環(huán)境污染可做利清潔化生產(chǎn)。

9.可以連續(xù)，頻繁作業(yè)，作業(yè)穩(wěn)定可靠。

10.起升機(jī)構(gòu)具有過載保護(hù)裝置，保證減速器工作正常。

11.制動迅速可靠，保證安全生產(chǎn)。

12.降低工人勞動強度，工作效率高。

（5）創(chuàng)新點

氣動葫蘆具有良好的防爆性能，以壓縮空氣作為動力源,控制氣路操縱葫蘆的起升和行走，在煤礦井下使用中可通過空壓機(jī)提供動力來源，做到了低能耗、高效率。而且還具有斷氣保護(hù)功能，在突然斷氣情況下，保證工件不下降、掉落。同時配合各種非標(biāo)夾具，氣動葫蘆可以實現(xiàn)起吊各種形狀的工件，安裝形式可以配合懸臂吊或?qū)к墎韺崿F(xiàn)移動，是企業(yè)安全生產(chǎn)，提高效率，降低成本畢不可少的設(shè)備。

（6）經(jīng)濟(jì)效益

如果使用原始倒鏈?zhǔn)┕?，不僅施工強度大，而且工期保守估計至少得2個月，使用該風(fēng)吊施工不僅施工強度大大降低，而且整個面準(zhǔn)備工作縮短至45天，為大采高投產(chǎn)提前了至少15天，按大采高平均日出煤量6000噸計算，風(fēng)吊的使用直接為我礦今年帶來的經(jīng)濟(jì)效益為6000×15×700=63000000元。實踐證明，氣動葫蘆的嘗試使用對我礦生產(chǎn)來說，不僅帶來了高效益，更重要的是它真正做到了安全、低能耗、高效率，可以說，氣動葫蘆是煤礦安全生產(chǎn)，提高效率，降低成本必不可少的設(shè)備。

2、8210工作面開采采煤方法及礦壓顯現(xiàn)

根據(jù)礦井煤層的賦存條件和地質(zhì)特征及該煤層的賦存較為穩(wěn)定。煤層傾角變化不大，平均6°，煤厚平均厚度為5.7m，屬厚煤層，結(jié)合以上因素和周圍鄰近礦井的實際采煤經(jīng)驗，采用端頭斜切進(jìn)刀，走向長壁后退式采煤方法。

據(jù)煤層的賦存情況及設(shè)備的性能，規(guī)定采高3.5m—5.5m,煤厚大于5.5m時見頂留底，當(dāng)煤厚達(dá)不到3.5m時，須見頂起底，保證采高。

根據(jù)設(shè)備性能和技術(shù)參數(shù)確定循環(huán)進(jìn)度為0.865m。

工作面落煤與裝煤由一臺MG1100/2760—GWD型雙滾筒采煤機(jī)完成，采用單向割煤方式，采煤機(jī)從尾向頭割實刀，從頭向尾返空刀，沿工作面往返一次進(jìn)一刀，采煤機(jī)裝割剩的浮煤在移溜時裝入溜內(nèi)，刮板輸送機(jī)外面的浮煤由人工清理。

（1）開采工藝

工藝順序：落煤、裝煤—移架—推移工作面刮板運輸機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)—縮皮帶

采煤機(jī)進(jìn)刀方式如圖2-2所示，正規(guī)作業(yè)循環(huán)圖2-3所示

圖2-2采煤機(jī)進(jìn)刀方式圖

圖2-3正規(guī)作業(yè)循環(huán)圖

（2）循環(huán)進(jìn)度

采煤機(jī)每割一刀為一個循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度0.865m。

（3）礦壓顯現(xiàn)

①當(dāng)工作面平均推進(jìn)10米，2011年6月27日直接頂?shù)谝淮未竺娣e垮落，煤壁片幫0.2米左右；采空區(qū)1#—67#跟架塌落，67#—80#塌落2—3米，80#—尾沒塌。

②當(dāng)工作面平均推進(jìn)到36米時，2011年7月3日，工作面老頂?shù)谝淮巫冃问Х€(wěn)，工作面老頂初次來壓，15#—60#安全閥開啟，工作面14#—47#機(jī)道頂板缺開，30#—60#最大工作阻力顯示42Mpa，煤壁片幫0.3米左右。古塘全部塌落。

 

2011年7月3日壓力曲線圖

③當(dāng)工作面采至160米時，2011年7月28日，工作面周期來壓，40#架—80#架礦壓顯現(xiàn)明顯，安全閥開啟多次，最大工作阻力顯示42Mpa。

 

2011年7月28日壓力曲線圖

④9月8日夜班5210巷推采至286米時，超前90米范圍煤柱側(cè)出現(xiàn)炸幫及底鼓現(xiàn)象，9月16日早班5210巷推采至330米時，5210巷超前90米范圍煤柱側(cè)再次出現(xiàn)炸幫及底鼓現(xiàn)象。兩次周期來壓工作面40#—80#架壓力顯現(xiàn)明顯，安全閥多次開啟，最大工作阻力顯示43—45Mpa。

 

2011年9月8日壓力曲線圖

 

2011年9月16日壓力曲線圖

⑤防治應(yīng)力集中及過上覆煤柱安全技術(shù)措施

5210巷煤柱側(cè)炸幫區(qū)域

（1）護(hù)幫網(wǎng)炸下區(qū)域，按原支護(hù)設(shè)計恢復(fù)支護(hù)。

（2）煤體松動和錨桿失效的區(qū)域放網(wǎng)，重新補支護(hù)。

（3）300米—380米范圍增加一排護(hù)幫錨索，要求頂板向下1.5米施工，錨索長4米，仰角25°，間距3米。

（4)300米—400米靠近煤壁支設(shè)一排木點柱，間距1.5米，木柱直徑不小于200mm。

（5）5210巷地鼓區(qū)域：清理起底后凈高保證不低于3.3米。

（6）超前支護(hù)： 5210巷更改為50米雙排。間距1.5米，排距2米。

⑥5210巷煤柱側(cè)施工卸壓孔，施工要求：

（1）前期施工范圍為480米—590米。

（2）卸壓孔?108mm，孔深10米，兩排布置。具體如圖所示。由地質(zhì)科鉆探隊負(fù)責(zé)施工。

⑦工作面5210巷頂?shù)装逡平坑^察

（1）采用宏觀觀察，礦壓觀察工三班進(jìn)行礦壓觀察。

（2）對進(jìn)出上覆9#層實體煤柱區(qū)域安裝頂板離層監(jiān)測儀觀察，具體如平面圖所示。

⑧9月16日再次出現(xiàn)炸幫底鼓安全技術(shù)補充措施：

（1）350米—600米靠近煤柱側(cè)支設(shè)一排木點柱，間距0.5米，煤柱側(cè)用木板背實，高度不小于1.5米，木柱直徑不小于200mm。

（2）5210巷350米至600米頂板打錨索吊梁，吊梁平行工作面，錨索長8米，梁長4.2米，燙眼，眼距3米。梁間距2.5米，其中350米—406米處、512米—572米梁間距1.5米。

（3）5210巷超前支護(hù)調(diào)整為3排50米，當(dāng)工作面采至500米時，超前支護(hù)調(diào)整為3排60米。間距1.5米，排距1米。

（4）2210巷350米至600米頂板打錨索吊梁，吊梁平行工作面，錨索長8米，梁長4.5米，燙眼，眼距3.5米，梁間距3米。

（5）加強工作面初撐力管理，保證乳化濃度達(dá)到3%—5%，初撐力達(dá)到規(guī)定值的80%，每班安排專人不間斷升覆支架。及時更換支架損壞的液管，閥類等。

（6）采高控制在5米左右。

（7）加強礦壓觀察力度及來壓預(yù)測預(yù)報。

（8）加強設(shè)備檢修力度，提高開機(jī)率，保證工作面正常推采。

（9）通風(fēng)區(qū)做好5210巷大面積片幫垮落造成安全出口不暢通的應(yīng)急準(zhǔn)備。

（10）安監(jiān)站加強5210巷日?！八奈灰惑w”檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。

（11）要求5210巷施工的隊組嚴(yán)格干部跟班上崗制度，做到手拉手交接班。

（12）要求5210巷備用4.5米單體50根，3.5米直徑200mm的木柱50根，板皮200塊。

⑨根據(jù)周期來壓統(tǒng)計，截止11月30日，工作面初次及周期來壓共41次，周期來壓步距平均為15米左右。

⑩根據(jù)監(jiān)測來看說明老頂來壓是強烈的，支架要承受大的沖擊載荷；工作面來壓強度非常大，通過9月8日、9月16日兩次周期來壓可以看出工作面壓力處于連續(xù)高壓下，由于5210巷南鄰8212面采空區(qū)，8212面于2011年6月開采結(jié)束，采空區(qū)老頂仍然處在活動期間，5210巷煤柱側(cè)受8212面采空區(qū)老頂活動影響，與周期來壓壓力疊加，由于頂板完整堅硬，支架支撐性能良好，不能釋放疊加壓力，導(dǎo)致出現(xiàn)炸幫及底鼓現(xiàn)象。進(jìn)入煤柱區(qū)以后，工作面根本分不清楚在何位置來壓。因為支架處于連續(xù)的高壓狀態(tài)下。而且工作面支架的工作阻力持續(xù)在43—45Mpa/架水平上，支架的安全閥開啟較多。由此證明煤柱附近工作面來壓的強度是何等的劇烈。而且，這種來壓具有連續(xù)來壓特征。這對于支架的安全性來說，顯然受到了嚴(yán)峻考驗。

⑾工作面礦壓現(xiàn)場觀測研究

晉華宮煤礦8210工作面礦壓觀測從2011年6月20日初采開始至2011年11月30日止，共經(jīng)歷173天，期間推進(jìn)590米，經(jīng)歷了老頂初次和多次周期來壓（包括工作面見方來壓），及工作面過上層采空區(qū)煤柱，完成了采場支架載荷觀測、煤壁片幫觀測、支承壓力及其顯現(xiàn)觀測。結(jié)合其它頂板控制措施，確保了工作面的高效安全生產(chǎn)，而且支架運行狀態(tài)良好。這也證明液壓支架ZZ13000四柱支撐掩護(hù)式架型研究設(shè)計是合理的，其合力作用參數(shù)選用也是合適的。

⑿主要結(jié)論

綜上所述，我礦選用ZZ13000/28/60型液壓支架，科研的路線和途徑是正確的，采用四柱支撐掩護(hù)式架型是合理的，主要技術(shù)參數(shù)選用也是合適的，結(jié)合頂板控制措施是有效的，確保了工作面的高效安全生產(chǎn)，防止因頂板壓力造成壓架事故，而制約了生產(chǎn)，給我礦帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3、綜合防塵工作

大采高工作面采用一次采全高國產(chǎn)綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，該套綜采設(shè)備總裝機(jī)功率達(dá)到6395Kw，其中采煤機(jī)型號為MG1100/2760-GWD，由上海創(chuàng)力礦山設(shè)備公司制造，是目前國內(nèi)功率最大、采高最大的綜合機(jī)械化電牽引雙滾筒采煤機(jī)。

由于該套機(jī)組功率大，生產(chǎn)過程中產(chǎn)煤量大，相應(yīng)的煤塵產(chǎn)生量也非常大。給綜合防塵工作帶來了極大的管理難度，但這也給綜合防塵管理人員帶來了富有挑戰(zhàn)性的研究課題。鑒于上述情況，我礦進(jìn)行了積極探索創(chuàng)新。

（1）加大投入，提高粉塵治理水平

在大采高工作面的綜合防塵工作中，實行從塵源上控制產(chǎn)生量、抑制粉塵的飛揚，以實現(xiàn)全工作面的防塵工作整體提高。

①從塵源上控制粉塵的產(chǎn)塵量，把煤體注水作為治理粉塵飛揚的重中之重。為此選用高效的注水設(shè)備：

鉆機(jī)：采用ZQSJ-140/4.1架柱式氣動手持鉆機(jī)為便攜式鉆機(jī)，它具有轉(zhuǎn)矩大、質(zhì)量輕、體積小、可反轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)簡單和維修方便等特點，與同類鉆機(jī)相比，該鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率為國內(nèi)最大、轉(zhuǎn)速更快，因此本鉆機(jī)工作效率高、工人勞動強度大大降低。該機(jī)主要用在鉆探測地質(zhì)構(gòu)造煤層探水探瓦斯孔、煤層注水孔和卸放壓力孔，也可用于煤巷及半煤巷側(cè)幫的錨桿支護(hù)、迎前打爆破孔、錨桿的攪拌和螺母的安裝。結(jié)構(gòu)更簡單，功能更齊全，性能更可靠。

封孔器：采用封孔更為便捷可重復(fù)使用的KFY-2009G型封孔器。

電子水表：使用便于讀數(shù)功能豐富的LCG—S50DFM—5型電子水表。

在煤體注水工作中，工作量最大的是注水孔的施工。由于引進(jìn)使用了轉(zhuǎn)矩大、質(zhì)量輕、體積小、可反轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)簡單和維修方便的鉆機(jī)，由過去的3人操作，減少為2人，打孔速度由過去3min/m提高到1.5 min/m，能夠快速完成鉆孔的施工。新型封孔器可重復(fù)利用，便于讀數(shù)電子水表能夠掌握注水量，有效的節(jié)約注水的用水量，降低注水成本。通過應(yīng)用這些新的產(chǎn)品，新的技術(shù)可提高煤體注水效率50%。

注水后的煤體可降低90%左右的產(chǎn)塵量，可提前釋放煤體中的部分瓦斯，能降低工作面的氣溫1~3℃，可降低采煤機(jī)的采煤功率。

②在回風(fēng)巷距工作面50m處安裝2臺KLCH-10Ⅰ型礦用離心式滅塵器、在頭、尾巷安裝4套ZP127—Z型自動化噴霧裝置、各轉(zhuǎn)載點安裝4套噴霧灑水裝置，直接抑制煤塵的飛揚，降低員工的沖洗工作量，改善井下作業(yè)環(huán)境，降低了巷道中粉塵的濃度，對保護(hù)煤礦員工身體健康，確保礦井安全生產(chǎn)起到積極的作用。

③為了確保防塵用水水質(zhì)提高防塵設(shè)施的使用率，在該工作面防塵供水系統(tǒng)安裝3臺ZCL自沖式過濾裝置。以確保所有綜合防塵用水的水質(zhì)，提高了綜合防塵用水的水質(zhì)，直接的提高了防塵設(shè)備的使用效率和壽命。

④從產(chǎn)塵源上控制粉塵的飛揚加強工作面的粉塵治理，每架支架安裝2組架接噴霧及機(jī)組內(nèi)外噴霧裝置，為保證機(jī)組內(nèi)外噴霧及架間噴霧的使用效果，安裝了兩臺BPW315/16K型加壓噴霧泵。以確保架接及機(jī)組噴霧壓力，保證其達(dá)到最佳使用效果。

⑤為工作面的接塵人員發(fā)放了濾塵效果更好的3M防塵口罩。并嚴(yán)格了接塵人員防塵口罩的佩戴。提高個體防護(hù)措施。做好最后一道防護(hù)屏障。

（2）加強培訓(xùn)，提高了員工的個人防塵意識

提高員工的個人職業(yè)衛(wèi)生意識：進(jìn)行職業(yè)健康理論知識講座與討論；貫徹關(guān)于職業(yè)健康的規(guī)章制度；提高個人的職業(yè)素養(yǎng)。

學(xué)習(xí)新技術(shù)：鑒于大采高工作面的綜合防塵設(shè)施的實際情況，組織員工進(jìn)行防塵新設(shè)備的安裝，維護(hù)、保養(yǎng)的理論學(xué)習(xí)與實踐操作。以提高綜合防塵設(shè)施的使用效果。

通過加強培訓(xùn)，提高了員工的個人防塵意識，使綜合防塵實施的的完好率、使用率達(dá)100% 。

（3）實際應(yīng)用效果

通過采用ZQSJ-140/4.1架柱式氣動手持鉆機(jī)提高了鉆孔的工作效率高、工人勞動強度大大降低，保證注水工作的有序開展。新型防塵設(shè)備的應(yīng)用使回風(fēng)巷距工作面50m范圍內(nèi)降塵效果由原來的243.1mg/m³下降到80.4mg/m³，降塵效果顯著。降低員工的沖洗工作量，改善井下作業(yè)環(huán)境，降低了巷道中粉塵的濃度，對保護(hù)煤礦員工身體健康，確保礦井安全生產(chǎn)起到積極的作用。

4、工作面預(yù)掘停采機(jī)道停采技術(shù)

8210工作面為一次采全高工作面，由于支架等為重型設(shè)備，運輸尺寸大，撤退時間相對長，因此，工作面的停采、搬家的快與慢，將直接影響到綜采隊全年的生產(chǎn)時間，有效地縮短停采搬家時間，相對延長生產(chǎn)時間，是提高生產(chǎn)效率的有效途徑，但分析常規(guī)的停采工藝存在以下三方面的缺陷：

①停采工藝相對復(fù)雜，停采支護(hù)工作量大，停采時間長，難以保證整體支護(hù)質(zhì)量，影響下一步的撤退工作。

②由于支架運輸尺寸大，要求撤退機(jī)道寬（4.3米），在停采機(jī)道刷大過程中，由于超前壓力大，頂板極易離層，嚴(yán)重時發(fā)生漏頂事故，難以控制。

③停采過程中，機(jī)道作業(yè)人員多，時間長，安全隱患較大。

為有效解決上述問題，對原來的常規(guī)停采工藝做了較大的改進(jìn)。

以8210工作面為例，工作面走向1700米，傾向163.7米，煤層平均厚度為5.7米，煤層偽頂為0.9米砂質(zhì)頁巖，直接頂為細(xì)砂巖，厚度2.3米，老頂為中粗砂巖，厚度18.2米，工作面安裝使用ZZ13000/28/60型液壓支架98架，MG1100/2760—GWD型采煤機(jī)一部，SGZ-1000/1400型刮板輸送機(jī)一部，SZZ1000/375型轉(zhuǎn)載機(jī)一部，PLM3000（PCM250）破碎機(jī)一臺，JJS1200型皮帶輸送機(jī)兩部，各種移動變壓器、開關(guān)等。

（1）停采機(jī)道位置、規(guī)格

停采機(jī)道設(shè)計與工作面兩順槽垂直，主要考慮避開停采期間上覆煤柱對停采機(jī)道的壓力。見附圖1停采位置圖

停采機(jī)道設(shè)計長度163.7米，設(shè)計規(guī)格寬4.8米，高4.2米，采用錨桿、金屬網(wǎng)、錨索吊工字鋼梁等聯(lián)合支護(hù)頂板、兩幫，其中機(jī)道古塘幫護(hù)幫采用聚丙烯網(wǎng)和錨桿支護(hù)，停采幫采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)支護(hù)。另外，頂板金屬網(wǎng)在靠近古塘幫預(yù)留0.3米長，與將來鋪設(shè)金屬網(wǎng)有效連接，見附圖2支護(hù)平面圖，3支護(hù)斷面圖，4、護(hù)幫平面圖。

（2）停采前對機(jī)道的加強支護(hù)

當(dāng)工作面開采至距停采機(jī)道50米前時，完成對工作面停采機(jī)道的加強支護(hù)，具體為工作面中部20#支架到70#支架為4排懸浮式單體液壓支柱，頭部及尾部支護(hù)三排單體液壓支柱，要求全部支設(shè)在鋼梁下邊，同時，在靠近機(jī)道古塘幫支設(shè)一排貼幫木支柱，防治煤機(jī)割通機(jī)道時炸幫。

（3）停采工藝

工作面割煤方式為單向割煤，上頭割實刀，下尾返空刀，當(dāng)工作面開采至距停采線30米時開始調(diào)斜開采，當(dāng)開采至距停采線18米時（鋪網(wǎng)線）確保工作面頭超前尾10米，并保證采高在5米—5..5米范圍內(nèi)，開始鋪網(wǎng)，鋪網(wǎng)要求為雙層網(wǎng)，菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格1.7米*3.7米；保證壓入古塘的長度不小于1.5米，當(dāng)工作面推采至距停采線9.25米、7.75米、6.25米時沿工作面在支架頂梁上鋪設(shè)4.5米長傾向鋼梁，共三排，距停采線9.5米、7.9米、6.1米時在工作面支架間各施工一排8米長鋼絞線，共三排，保證停架后支架頂梁上方有三排錨索、三排傾向梁。

考慮工作面平行與機(jī)道割通時機(jī)道煤柱會受超前壓力影響，炸幫大，同時機(jī)道裸露面積大，容易漏頂，所以采用分三段與機(jī)道割通，確保支護(hù)及時頂板完整。

工作面與停采機(jī)道割通后，支架前梁端距停采機(jī)道煤壁4.3米時徹底停架，進(jìn)行撤退準(zhǔn)備。

（4）創(chuàng)新點

提前確定停采位置并安排隊組掘進(jìn)支護(hù)，未實施停采機(jī)道方案前原工作面停采支護(hù)共28天，實施預(yù)掘停采機(jī)道后工作面從停采鋪網(wǎng)到徹底停采共計用時10天，共節(jié)約18天，同時停采機(jī)道在撤架期間頂板狀況完好，保證了設(shè)備快速、安全的撤退。

見附圖1停采位置圖

附圖2支護(hù)平面圖

4、支護(hù)斷面圖

 

5、快速小搬家安全技術(shù)

 8210工作面從590m—820m開始煤層變薄區(qū)，煤層厚度只有1.4—3.0m，而ZZ13000液壓支架的最低高度為2.8m，為此220m無法開采，只能重新開穩(wěn)裝切眼。由于我礦井在8210面5210巷掘進(jìn)期間已鋪設(shè)軌道，軌距為900mm，面對該工作面設(shè)備特別大、特別重（支架49噸/架，機(jī)組150多噸），如用常規(guī)的平板車進(jìn)行拉運支架、采煤機(jī)等設(shè)備在拉運過程中難免會造成脫軌及車輛不穩(wěn)定現(xiàn)象，影響搬家時間及人員的安全。因此為了快速搬家，我礦大膽嘗試在原工作面的溜槽全部運到新開邊切眼穩(wěn)設(shè)好后，然后將運輸軌道拆除，之后在原工作面、新開邊切眼及5210巷鋪設(shè)長3m、寬3m、厚20mm的鋼板作為拉運支架及排架用，鋼板的鋪設(shè)從開始撤架處一直鋪著到新切眼開始穩(wěn)架處。隨著撤架或穩(wěn)架的進(jìn)行，將鋪設(shè)的鋼板逐一拆除。

通過使用鋪設(shè)鋼板進(jìn)行小搬家，撤退及組裝98架支架只用了20天的時間，既節(jié)省了工人勞動量，也為大采高投產(chǎn)提前了約10天時間，按大采高平均日產(chǎn)6000噸計算提前生產(chǎn)煤炭6萬噸，按噸煤凈利潤300元計算經(jīng)濟(jì)效益為1800萬元，為全礦帶來了巨額的經(jīng)濟(jì)效益。

6、工作面日產(chǎn)及月產(chǎn)情況

8210工作面于2011年4月、5月兩個月順利完成了設(shè)備下井及井下安裝調(diào)試。2011年6月20日大采高正式投產(chǎn)，截止2011年11月30日，實際生產(chǎn)173天，已采煤量74.4萬噸。

2011年6月20日到2011年11月30日為止開采的工作面實際產(chǎn)量如下：

晉華宮礦在12#層402盤區(qū)8210工作面割煤過程中，平均日產(chǎn)6000t，最高日產(chǎn)10000t，最高月產(chǎn)180000t的效果，并保證了安全生產(chǎn)，取得了明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益。在此期間共出煤炭74.4萬噸。

MG1100/2760-GWD型采煤機(jī)采高為5.5m，與同煤層已采空兩個綜采工作面相比采高增加1m，在12#層402盤區(qū)剩余的四個大采高工作面可多回收煤炭160萬噸，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益就可達(dá)到4.8億元。

由上表看出該套設(shè)備是有能力達(dá)到日產(chǎn)萬噸水平的，它表明選擇的技術(shù)線路是可行的，所配的各類設(shè)備是合適的。備具了在大同“兩硬”地質(zhì)條件下5.5m厚煤層一次采全高日產(chǎn)萬噸的能力，各設(shè)備所具有的各項先進(jìn)技術(shù)性能為實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，高效高回收率提供了必要條件。

三、經(jīng)濟(jì)及社會效益

  1、經(jīng)濟(jì)效益

①8210工作面于2011年6月20日投產(chǎn)至今已累計生產(chǎn)煤炭74.4萬噸，按噸煤利潤300元計算產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)2.3億元，而這只是煤炭單方面的經(jīng)濟(jì)效益。

②工作面準(zhǔn)備及穩(wěn)裝方面如上述分析如果使用原始倒鏈?zhǔn)┕ぃ粌H施工強度大，而且工期保守估計至少得2個月，使用該風(fēng)吊施工不僅施工強度大大降低，而且整個面準(zhǔn)備工作縮短至45天，為大采高投產(chǎn)提前了至少15天，按大采高平均日出煤量6000噸計算，風(fēng)吊的使用直接為我礦今年帶來的經(jīng)濟(jì)效益為6000×15×300=2700萬元。實踐證明，氣動葫蘆的嘗試使用對我礦生產(chǎn)來說，不僅帶來了高效益，更重要的是它真正做到了安全、低能耗、高效率，可以說，氣動葫蘆是煤礦安全生產(chǎn)，提高效率，降低成本必不可少的設(shè)備。

③在工作面實施預(yù)掘停采機(jī)道方案后，停采支護(hù)時間共縮短18天，相應(yīng)地，隊組可多生產(chǎn)18天，按照大采高隊生產(chǎn)能力日產(chǎn)量為6000噸，噸煤效益按照300元，經(jīng)濟(jì)效益為：￥=6000噸*18天*300元/噸=3240萬元。

④通過使用鋪設(shè)鋼板進(jìn)行小搬家，撤退及組裝98架支架只用了20天的時間，既節(jié)省了工人勞動量，也為大采高投產(chǎn)提前了約10天時間，按大采高平均日產(chǎn)6000噸計算提前生產(chǎn)煤炭5萬噸，按噸煤凈利潤300元計算經(jīng)濟(jì)效益為1800萬元，為全礦帶來了巨額的經(jīng)濟(jì)效益。

⑤8210面MG1100/2760-GWD型采煤機(jī)采高為5.5m，與同煤層已采空兩個綜采工作面相比采高增加1m，在12#層402盤區(qū)剩余的四個大采高工作面可多回收煤炭160萬噸，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益就可達(dá)到4.8億元，為全礦帶來了巨額的經(jīng)濟(jì)效益。

綜合上述結(jié)論，由此可見厚煤層一次采全高綜采技術(shù)產(chǎn)生了3.74億元較大的經(jīng)濟(jì)效益，在算上同煤層剩余的四個大采高工作面經(jīng)濟(jì)效益4.8億元，12#層402盤區(qū)總共經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)8.54億元。

此項技術(shù)在煤炭行業(yè)屬于領(lǐng)先地位，可在煤炭行業(yè)進(jìn)行推廣，具有很高的推廣應(yīng)用價值。

附件下載