趙澤鵬

（同煤集團四臺礦綜采二隊， 山西 大同 037000）

煤炭作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要能源資源，在人類社會進步中扮演著極其重要的角色，隨著煤炭資源的日益枯竭和經(jīng)濟社會煤炭需求量的不斷增加，如何提高煤炭的回采率，減速煤炭資源的浪費，便成了各煤炭生產(chǎn)企業(yè)日益關(guān)注的問題，特別是隨著煤炭綜采作業(yè)環(huán)境的日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)單一的綜采技術(shù)方案已經(jīng)無法滿足日益嚴(yán)格的綜采作業(yè)效率需[1]。因此本文提出了一種新的基于矸石充填綜采和垮落綜采的混合綜采技術(shù)方案，該技術(shù)方案有效解決了矸石充填綜采時成本高、周期長的缺陷和垮落綜采安全性差、易出現(xiàn)二次沉降的缺陷，根據(jù)實際應(yīng)用表明，該技術(shù)方案能夠?qū)⒕C采效率提升7.2%以上，煤炭的回采率提升9.6%以上，顯著的提升了煤礦井下綜采作業(yè)的安全性和經(jīng)濟性，目前已在多個煤礦進行了應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 混合綜采技術(shù)原理

混合綜采技術(shù)是在傳統(tǒng)的機械化充填綜采和傳統(tǒng)的垮落法綜采技術(shù)方案基礎(chǔ)上，對綜采方法進行優(yōu)化，提升其應(yīng)用可靠性。在井下應(yīng)用時根據(jù)井下地質(zhì)情況，分別設(shè)置矸石充填綜采機械設(shè)備以及垮落綜采技術(shù)設(shè)備，在適宜矸石充填綜采的區(qū)域首先利用井下巷道掘進或者煤炭開采過程中的煤矸石進行充填作業(yè)，當(dāng)井下煤矸石不足以滿足充填支護需求時，從地面的矸石倉內(nèi)調(diào)運混合好的充填矸石混合物，通過充填物料輸送設(shè)備傳輸?shù)拿旱V井下充填作業(yè)面[2]。在適宜于進行垮落綜采的區(qū)域則采用傳統(tǒng)的垮落綜采方案和設(shè)備，兩者最大的不同是分別采用不同類型的支護結(jié)構(gòu)和采空區(qū)處理方法，在整個掘進的過程中采用兩種技術(shù)方案交替進行作業(yè)，最大限度的提升了充填效率和回采率，該混合綜采技術(shù)方案能夠在保留成熟的綜采作業(yè)的基礎(chǔ)上有效地延展綜采面的長度，顯著提升煤礦井下綜采面的煤炭出采率，進行混合綜采技術(shù)方案如圖1 所示。

圖1 煤礦井下混合綜采技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1 可知，該混合綜采系統(tǒng)主要包括了混合綜采面設(shè)備、地面矸石混合物傳輸設(shè)備以及煤礦井下煤矸石分離系統(tǒng)三個部分，混合綜采面設(shè)備是整個井下混合綜采系統(tǒng)的核心，決定著煤礦井下混合綜采作業(yè)能否順利進行，對各類綜采設(shè)備協(xié)調(diào)性的要求較高。地面矸石混合物輸送設(shè)備主要包括地面矸石破碎系統(tǒng)、矸石混合系統(tǒng)以及矸石傳輸系統(tǒng)，用于將地面上混合好的充填矸石混合物傳輸?shù)降孛婢C采充填區(qū)域，煤礦井下矸石分離系統(tǒng)則是對混合在煤炭中的矸石進行煤矸分離，為井下充填提供材料并提升煤炭的純度。

2 混合綜采面關(guān)鍵設(shè)備

混合綜采面設(shè)備是整個井下混合綜采系統(tǒng)的核心，決定著煤礦井下混合綜采作業(yè)能否順利進行，其混合綜采的關(guān)鍵設(shè)備主要包括了電牽引采煤機、刮板輸送機、混合充填過渡區(qū)域的支護設(shè)備及傳統(tǒng)支護設(shè)備等，各類設(shè)備選型時需要根據(jù)所使用的區(qū)域做好匹配選型。

過渡區(qū)域液壓支架需要滿足在該區(qū)域?qū)Τ涮钪ёo和垮落支護的雙重支護需求，同時還要能夠?qū)崿F(xiàn)充填區(qū)域液壓支架和垮落區(qū)域液壓支架結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定過渡，因此過渡段設(shè)計時需要根據(jù)所選擇的支護液壓支架的結(jié)構(gòu)進行專門的調(diào)整，確保支護作業(yè)的穩(wěn)定性。過渡區(qū)域液壓支架上不設(shè)置擋矸板，用于為采煤機機頭和升降平臺提供足夠的空間，在液壓支架后側(cè)設(shè)置一組用于拉架的液壓油缸，便于對區(qū)域內(nèi)設(shè)備轉(zhuǎn)運和調(diào)整時提供助力，提高操作效率，該過渡區(qū)域液壓支架設(shè)置結(jié)構(gòu)如圖2 所示[2]。

圖2 過渡區(qū)域液壓支架支護結(jié)構(gòu)示意圖

在混合綜采區(qū)域靠近矸石充填段需要對充填物料進行一定的夯實處理，因此對所用的液壓支架具有特殊要求，在支架的后側(cè)需設(shè)置一個自動的夯實機構(gòu)，在綜采作業(yè)過程中通過控制綜采和填充的比例來滿足對充填料夯實密度的要求，其整體結(jié)構(gòu)如圖3 所示[4]。

圖3 充填區(qū)域液壓支架支護結(jié)構(gòu)示意圖

3 混合綜采工藝

煤礦井下的混合綜采工藝和成熟的技術(shù)方案并無太大的區(qū)別，由于井下是由三種類型的支護體結(jié)構(gòu)，因此為了確保三種支護結(jié)構(gòu)和采煤機、刮板輸送機的協(xié)調(diào)性，三種類別的液壓支架采用相同的移架距離，同時為了避免出現(xiàn)綜采死角，在進行綜采時，在端部采用了三角煤斜切進刀的綜采技術(shù)方案，按照準(zhǔn)備—端部進刀—截割作業(yè)（0.5 m 循環(huán)進尺）—移架—刮板輸送機移動等作業(yè)流程進行，根據(jù)在井下的實際驗證，采用混合綜采工藝后，在相同的煤層儲存條件下，能夠?qū)⒕C采效率提升7.2%以上，煤炭的回采率提升9.6%以上，顯著提升了煤礦井下的綜采作業(yè)效率和煤炭回采率。

4 結(jié)論

為了解決采用單一的綜采技術(shù)方案所存的綜采效率低、煤炭回采率低，綜采經(jīng)濟性差的缺陷，本文提出了一種新的基于矸石充填綜采和垮落綜采的混合綜采技術(shù)方案，有效的利用的充填綜采和垮落綜采的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)了井下綜采技術(shù)的一次提升，根據(jù)實際應(yīng)用表明：

1）混合綜采技術(shù)是在傳統(tǒng)的機械化充填綜采和傳統(tǒng)的垮落法綜采技術(shù)方案基礎(chǔ)上，對綜采方法進行優(yōu)化，提升其應(yīng)用可靠性，包括了混合綜采面設(shè)備、地面矸石混合物傳輸設(shè)備以及煤礦井下煤矸石分離系統(tǒng)三個部分。

2）過渡區(qū)域液壓支架需要滿足在該區(qū)域?qū)Τ涮钪ёo和垮落支護的雙重支護需求，同時還要能夠?qū)崿F(xiàn)充填區(qū)域液壓支架和垮落區(qū)域液壓支架結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定過渡，液壓支架后側(cè)需要設(shè)置一組用于拉架的液壓油缸，便于對區(qū)域內(nèi)設(shè)備轉(zhuǎn)運和調(diào)整時提供助力，提高操作效率。

3）采用混合綜采工藝后，在相同的煤層儲存條件下，能夠?qū)⒕C采效率提升7.2%以上，煤炭的回采率提升9.6%以上，顯著提升了煤礦井下的綜采作業(yè)效率和煤炭回采率。