煤礦井下綜采工作面放頂煤采煤工藝應(yīng)用分析

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（山西省能源發(fā)展中心 山西 030001）

經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展，在大發(fā)展采礦事業(yè)的同時，也要同步優(yōu)化和調(diào)整放頂煤采煤工藝，創(chuàng)設(shè)安全可靠的作業(yè)環(huán)境，力求提升放頂煤采煤作業(yè)效率和質(zhì)量，維護(hù)人員生命財產(chǎn)安全。綜采工作面放頂煤采煤工藝有采煤機(jī)作業(yè)、工作面作業(yè)、放頂煤作業(yè)以及支架工作方式等幾種，作業(yè)前需要工作人員充分地質(zhì)勘察，收集相關(guān)資料編制合理的作業(yè)方案和作業(yè)流程，選擇最佳的放頂煤作業(yè)方式，在提升作業(yè)效率的同時，力求為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.綜采工作面放頂煤采煤工藝特點(diǎn)

圖1 放頂煤采煤工藝

對于井下的綜采工作面采煤工作而言，作業(yè)難度不斷增加，應(yīng)注重對配套技術(shù)和工藝積極改進(jìn)和創(chuàng)新，并配備多臺運(yùn)輸機(jī)獲取多個出煤點(diǎn)，割煤機(jī)置于煤壁工作面，另外的采煤運(yùn)輸設(shè)備全部置于工作面?zhèn)确轿恢?，基于支架形式對采放全過程把控，具體包括破煤、運(yùn)煤、裝煤與放頂煤等環(huán)節(jié)，在作業(yè)的同時，選擇合理支護(hù)技術(shù)維護(hù)采空區(qū)作業(yè)穩(wěn)定[1]。結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)需要，急傾斜特厚煤層以及緩傾斜厚煤層開采活動更適合選擇綜采放頂煤開采技術(shù)，運(yùn)用此種技術(shù)可以使采礦活動安全、高效、穩(wěn)定，減少采礦成本和資源損耗的同時，實(shí)現(xiàn)采礦活動集中化管控，最大程度上降低安全事故幾率。

對于綜采工作面放頂煤采煤方法特點(diǎn)來看，第一，增加了煤炭產(chǎn)量。由于此種方法需要設(shè)置至少兩個出口，多個采煤過程需要同步進(jìn)行，極大的提升了采煤效率和運(yùn)輸效率[2]。此種方法更適合高強(qiáng)度作業(yè)需要，采礦活動連續(xù)進(jìn)行，在精簡巷道工藝流程的同時，提升了作業(yè)全過程的安全、可靠性。第二，有別于常規(guī)采煤方式，綜采放頂煤采煤需要借助大量先進(jìn)機(jī)械化設(shè)備實(shí)現(xiàn)，機(jī)械化水平更高，所以生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是常規(guī)采煤方式可以媲美。第三，綜采放頂煤采煤技術(shù)實(shí)際作業(yè)中，開采部分煤后，頂煤懸空，頂煤掉落可以反饋礦壓。結(jié)合相關(guān)資料，隨著采煤工作面不斷推進(jìn)，周期來壓現(xiàn)象越來越小，因此多淘汰四柱支架選擇兩柱支架，減少耗材和成本[3]。第四，綜采放頂煤采煤方法強(qiáng)度過大，誘發(fā)一系列安全隱患，如開采期間出現(xiàn)瓦斯泄漏，誘發(fā)火災(zāi)，需要開采單位選擇合適的方法措施將安全事故降到最低。

2.綜采工作面放頂煤采煤工藝實(shí)際應(yīng)用

(1)采煤機(jī)割煤

割煤是作業(yè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，選擇斜切進(jìn)刀方式作業(yè)，用于煤體切割。在這個環(huán)節(jié)，控制采高不超過2.4m～3.0m范圍，有效截深則是0.5m～0.8m。在采煤期間，對安裝擋煤板和后滾筒螺旋葉片轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)。

圖2 采煤機(jī)割煤

(2)移架

在這個環(huán)節(jié)，頂煤需要始終保持在穩(wěn)定牢固狀態(tài)，支架配合上伸縮前探梁、護(hù)幫板作業(yè)[4]。割煤環(huán)節(jié)結(jié)束后立即支護(hù)，采煤機(jī)通過移架，滯后采煤機(jī)后滾筒距離不超過五個支架，或是通過控制采煤機(jī)停止運(yùn)行等移架，向前伸縮梁，保護(hù)機(jī)道頂板不受損壞。

(3)推移前部輸送機(jī)

作業(yè)期間，結(jié)合實(shí)際情況主要是選擇一次推移法、多架合作法實(shí)現(xiàn)，不同方法適用情況有所差異[5]。如果選擇一次推移法，前部輸送機(jī)推移位置控制在滾筒后5m位置實(shí)現(xiàn)；后者方法分段推移前部輸送機(jī)，在采煤機(jī)后滾筒5m位置推移，推移距離不超過0.3m。在這個過程中，需要綜合考量推移距離，保證前部輸送機(jī)彎曲段長度不超過5m，主要是為了規(guī)避急彎損壞鏈條和其他部件，控制前部輸送機(jī)始終處于直線運(yùn)行狀態(tài)。

(4)移后輸送機(jī)運(yùn)行

這個環(huán)節(jié)需要使用千斤頂實(shí)現(xiàn)，在頂煤放完后依據(jù)順序移動后輸送機(jī)。相關(guān)作業(yè)人員應(yīng)保持高度責(zé)任感，運(yùn)輸期間溜槽和領(lǐng)架始終保持連接狀態(tài)。

(5)放頂煤

放頂煤工序直接關(guān)乎到作業(yè)效率和安全，作業(yè)期間應(yīng)依據(jù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格控制放煤口位置、頂煤厚、尺寸規(guī)格、破碎狀況等，合理調(diào)整步距。一般情況下，主要是選擇循環(huán)割一刀放一茬頂煤方式作業(yè)，控制循環(huán)進(jìn)度0.5m。移架后快速放煤，落后采煤機(jī)間距后依據(jù)順序放煤，如果頂煤厚度過大，基于單輪間隔順序放煤法作業(yè)，放煤與割煤工序同步作業(yè)，確保放煤量始終得到控制，將支架回轉(zhuǎn)梁收回。需要注意的是，放煤期間不允許一次性將回轉(zhuǎn)梁調(diào)整為最大角度，下部和上部間距至少在0.2m。放頂煤階段，如果有大塊煤堵住放煤口，可以動態(tài)調(diào)整擺梁將大塊煤粉碎，保證放煤順利。一旦發(fā)現(xiàn)矸石，第一時間伸出回轉(zhuǎn)梁，避免矸石混入到煤炭資源中，提升作業(yè)效率和安全。

3.煤礦井下綜采工作面積放頂煤采煤安全措施

煤礦井下作業(yè)環(huán)境較為封閉，風(fēng)險系數(shù)較高，為了保障作業(yè)活動順利進(jìn)行，維護(hù)人員人身安全，應(yīng)制定合理有效的安全措施落實(shí)到實(shí)處。

(1)瓦斯爆炸防治

煤礦井下采煤作業(yè)階段，瓦斯泄漏爆炸是一個嚴(yán)重的安全事故，同時也是較為常見的安全問題。為了避免作業(yè)期間瓦斯泄漏爆炸，作業(yè)人員可以在采空區(qū)抽放，鄰層抽放，并注重增加局部風(fēng)量，強(qiáng)化抽排風(fēng)量，將容易泄漏的瓦斯充分排出。作業(yè)期間，做好全過程的監(jiān)督和管理，便于第一時間發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

(2)防治煤炭自燃

均壓法是一種切實(shí)可行的作業(yè)方法，實(shí)際應(yīng)用效果會受到均壓狀態(tài)所影響。以往此種方式需要人工逐一調(diào)節(jié)測定，效率緩慢，精度不高。而在科技不斷創(chuàng)新改進(jìn)下，信息化水平不斷提升，傳感器技術(shù)的涌現(xiàn)，與計算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，開發(fā)出了一種新式均壓通風(fēng)自動監(jiān)測系統(tǒng)，在軟硬件支持下實(shí)時監(jiān)測井下通風(fēng)情況，基于圖表形式客觀反映出來，為相關(guān)井下通風(fēng)工作提供參考依據(jù)。

選擇防滅火材料，以黃泥漿和水等材料為主，其目標(biāo)是為了降低安全事故幾率。隨著科技推陳出新，涌現(xiàn)出很多凝膠材料，在安全事故防護(hù)方面有著積極作用，可以有效規(guī)避常規(guī)材料滲漏、干裂缺陷，優(yōu)勢突出，大大提升防滅火效果。

(3)煤塵治理

井下采煤作業(yè)過程中，不可避免的會出現(xiàn)煤塵污染問題，直接被人吸入會威脅到身體健康?；诖?，結(jié)合煤層孔隙中水流動性，結(jié)合實(shí)際工作需要，選擇自動切換注水系統(tǒng)，具有靜壓和動壓結(jié)合優(yōu)勢。相較于不注水系統(tǒng)而言，自動切換注水系統(tǒng)平均水分可以得到顯著提升，從3.18%上升到4.57%的注水量，采煤機(jī)作業(yè)過程中也會有大量煤塵累積，腐蝕設(shè)備零部件，增加采煤機(jī)作業(yè)故障幾率，影響采煤機(jī)作業(yè)性能和使用壽命。對于此類問題，使用二次負(fù)壓降塵裝置，有效控制煤塵問題，創(chuàng)設(shè)高效有序的作業(yè)環(huán)境，只有這樣才能有效提升作業(yè)效率和效益，維護(hù)作業(yè)人員生命財產(chǎn)安全。

4.結(jié)論

綜上所述，煤礦井下綜采工作面作業(yè)中，結(jié)合作業(yè)實(shí)際環(huán)境，靈活運(yùn)用放頂煤采煤工藝到各環(huán)節(jié)，有助于彌補(bǔ)傳統(tǒng)采煤工藝的缺陷和不足，在提升作業(yè)效率同時，維護(hù)作業(yè)全過程安全，以便于減少安全事故幾率和作業(yè)成本，促使采煤作業(yè)效率持續(xù)提升，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。