范寶亮

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團臺頭前灣煤業(yè)有限公司， 山西 鄉(xiāng)寧 042100）

煤炭作為國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)性能源資源，對推進科技和社會的發(fā)展具有十分重要的作用。隨著市場競爭的加劇和人力成本的不斷提升，各煤炭生產(chǎn)企業(yè)不斷的采用新的工藝技術(shù)方案和設(shè)備來提升綜采作業(yè)的自動化水平和綜采效率，特別是以采煤機為代表的大型自動綜采作業(yè)設(shè)備的不斷投入使用，井下的綜采作業(yè)效率飛速提高，單礦的年產(chǎn)量甚至達到了1 200 萬t/a，基本達到了目前機械化綜采水平的上限[1]。為進一步提升井下綜采作業(yè)效率，提升煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟性，本文在對影響井下綜采作業(yè)效率的因素進行分析的基礎(chǔ)上提出了新的煤礦井下綜采工藝，根據(jù)分析表明采用新的綜采作業(yè)工序后，煤炭生產(chǎn)效率可提升45%以上。

1 煤礦井下綜采效率提升影響因素分析

經(jīng)過對井下綜采作業(yè)過程中影響煤炭產(chǎn)量因素的分析，綜采作業(yè)過程中煤炭的產(chǎn)量可表示為[2]：

式中：Q為煤炭產(chǎn)量，t/d；l為綜采面長度，m；B為截割滾筒截齒的截深，m；M為綜采面的煤層的平均厚度，m；γ 為煤層內(nèi)煤炭的容重，kN/m3；K為綜采面煤炭的出采率；n為采煤機的每天進刀的數(shù)量。

由式（1）可知，在綜采作業(yè)過程中，煤炭的日產(chǎn)量取決于多種因素，因煤層平均厚度、采煤機的截深、煤炭的容重、煤炭的出采率均為定值，無法調(diào)整，因此只能從拓展綜采面的長度和采煤機每天的進刀數(shù)量兩個方面研究提升煤礦井下綜采效率的途徑。由于提升采煤機的每天的進刀數(shù)量主要取決于采煤機煤炭的截割轉(zhuǎn)速，目前采煤機綜采作業(yè)過程中的最大截割速度已經(jīng)達到10 m/min，已經(jīng)無法進一步提升綜采作業(yè)的速度，因此在對各影響因素進行充

分分析的基礎(chǔ)上，提出了采用對拉工作面布置回采和綜采面雙機回采的技術(shù)方案。

2 對拉工作面布置回采工藝

煤礦井下綜采面的對拉工作面布置回采工藝，實質(zhì)上是將并行的三組綜采巷道，設(shè)置成兩個回采工作面，將這兩個回采工作面共用一個運輸巷，同時在綜采作業(yè)過程中使兩個綜采面的綜采進度保持一定的間隔，綜采時兩個綜采面保持相同的綜采進度。煤礦井下對拉工作面布置回采結(jié)構(gòu)如圖1 所示[3]。

圖1 煤礦井下對拉工作面布置回采結(jié)構(gòu)示意圖

由于對拉工作面的井下巷道圍巖活動范圍大、承壓范圍廣，因此在綜采作業(yè)過程中極易出現(xiàn)冒頂和坍塌事故，對井下的支護作業(yè)和防止冒頂?shù)姆雷o提出了更高的要求。因此針對對拉工作面的特殊情況，采用二級護幫液壓支架，采煤機截割作業(yè)后第一時間進行移架并打開護幫板，同時需要將第一級的護幫板向上折起，進行臨時支護，降低端面的距離，將二級護幫板支撐到側(cè)邊的煤壁上，直到采煤機通過后再進行收起。

該綜采工藝主要適合于煤層傾角較小、煤層賦存條件較為穩(wěn)定的區(qū)域，而且要求在運輸巷內(nèi)所配備的各類轉(zhuǎn)運設(shè)備的運量能夠滿足兩個綜采面同時回采作業(yè)的需求，以典型的6 m 采高工作面為對象，假設(shè)采煤機的截割深度為800 mm，每年按照330 d 的工作日、工作面的煤炭的出材率為95%來計算，采用對拉工作面布置，日進刀量最多為16，煤炭的容重為13.5 kg/m3，因此年最大產(chǎn)量為1 950 萬t，比優(yōu)化前提升62.5%，能夠顯著提升井下綜采作業(yè)的經(jīng)濟性。

3 綜采面雙機回采工藝

目前我國煤礦井下綜采作業(yè)過程中大采高綜采面的綜采長度為360 m，最長的傾斜綜采面的長度約為440 m 左右，過短的綜采面導(dǎo)致在綜采作業(yè)過程中需要頻繁的設(shè)備轉(zhuǎn)運、降低綜采面的綜采效率，因此為了提升井下回采效率，可采用雙機回采工藝，提升相同時間內(nèi)的割煤量。在采用雙機回采工藝過程中，2 臺采煤機的雙向和半截深割煤存在中部進刀時割三角煤的問題，不但影響綜采作業(yè)時的出采率而且而且容易導(dǎo)致中部槽的折斷，影響綜采作業(yè)的安全性。

為了避免雙機回采的不足，提出了單向截割綜采技術(shù)，其工藝流程為采煤機M1首先進行浮煤的清掃作業(yè)，然后進行拉架、推動刮板輸送機運行，反向割煤作業(yè)。然后采煤機M2則開始進行割煤、反向清理浮煤、推移刮板輸送機等，采煤機雙機回采單向截割綜采技術(shù)流程如圖2 所示[4]。

雙機回采單向截割綜采技術(shù)雖然綜采效率較高，但也存在著供水、供電及電液控制系統(tǒng)復(fù)雜的問題，但通過對井下作業(yè)面的優(yōu)化，完全能夠克服。同樣以典型的6 m 采高工作面為對象，假設(shè)采煤機的截割深度為800 mm，每年按照330 d 的工作日、工作面的煤炭的出材率為95%來計算，采用對拉工作面布置，日進刀量最多為16，煤炭的容重為13.5 kg/m3，因此年最大產(chǎn)量為1 740 萬t，比優(yōu)化前提升45%。綜合評估該技術(shù)方案的優(yōu)點大于缺點，具有較強的應(yīng)用價值。

圖2 采煤機雙機回采單向截割綜采技術(shù)工藝流程

4 結(jié)論

針對煤礦井下綜采作業(yè)過程中綜采效率無法進一步提高的現(xiàn)狀，本文在對影響井下綜采作業(yè)效率的因素進行分析的基礎(chǔ)上提出了采用對拉工作面布置回采和綜采面雙機回采的技術(shù)方案。

1）對拉工作面布置回采工藝，實質(zhì)上是將并行的三組綜采巷道，設(shè)置成兩個回采工作面，將這兩個回采工作面共用一個運輸巷，綜采作業(yè)效率能提升62.5%以上。

2）采煤機雙機回采單向截割綜采技術(shù)工藝流程簡單，綜采效率可比目前提升45%以上，能夠極大的提升煤礦井下的綜采作業(yè)效率。