巨厚煤層綜采放頂煤高效開采技術(shù)與應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

巨厚煤層綜采放頂煤高效開采技術(shù)與應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：針對(duì)唐家會(huì)煤礦地質(zhì)條件，通過設(shè)備選型、綜放工藝優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新保障等途徑結(jié)合現(xiàn)代化的管理，實(shí)現(xiàn)了綜采放頂煤在唐家會(huì)煤礦產(chǎn)出高、安全效益好的高產(chǎn)高效之路，對(duì)其他礦井的放頂煤安全高效開采具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：綜采放頂煤;一采一放;多輪順序;創(chuàng)新

淮南礦業(yè)集團(tuán)唐家會(huì)煤礦是一座設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1000.00Mt/a的現(xiàn)代化特大型礦井，礦井開采水文地質(zhì)條件復(fù)雜，開采深度超過500m，局部地區(qū)采放比最高超過1︰3，這在內(nèi)蒙地區(qū)甚至全國(guó)均是先例。礦井主采的6煤平均可采煤厚達(dá)20m，含有3～15層夾矸，夾矸為泥巖、砂泥巖，夾矸厚1.3～6.47m，平均2.8m，局部呈透鏡狀。根據(jù)綜放支架選型原則和周邊不連溝等礦井多年的綜放開采經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合唐家會(huì)礦井煤層賦存條件和頂?shù)装鍫顩r，首采面支架選用了ZF18000/25/45型正四連桿四柱低位插板式放頂煤液壓支架;底座選用了分體底座結(jié)構(gòu)型式，排矸性能好，利于安裝抬底座裝置。

1放頂煤工藝優(yōu)化

綜采放頂煤生產(chǎn)過程中，必須根據(jù)煤層層理、節(jié)理發(fā)育程度，煤的硬度系數(shù)，頂板巖性狀況，礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及設(shè)備性能等，綜合分析放煤工藝。在61101首采面試驗(yàn)期間，在煤機(jī)截深800mm的情況下，采放比達(dá)到1：3時(shí)，我們?cè)囼?yàn)了兩采一放、一采一放以及單輪順序放煤、單輪間隔放煤、多輪順序放煤等方式。發(fā)現(xiàn)兩采一放無論采取何種放煤參數(shù)，由于放煤步距達(dá)到1.6m，造成放煤塊度大，不但難放而且丟煤現(xiàn)象嚴(yán)重，在同樣進(jìn)尺的條件下，萬噸煤兩采一放比一采一放多損失10%的煤量。另外，一采一放單輪間隔及單輪順序放煤，矸石率較大，洗選率不足70%，甚至一度達(dá)到62%。一采一放多輪順序折返式放煤在采放比大于1：3時(shí)，采用2-3輪順序放煤，即安排2名主力放煤工，另一名進(jìn)行配煤。2名主力各布置在工作面上下部，跟機(jī)順序放煤，首輪順序放煤控制在采高的1-1.5倍即尾梁抖動(dòng)3-4次，第二輪折返放煤再放煤約1個(gè)采高，最后一輪放煤見矸關(guān)閉。采用一采一放多輪順序折返式放煤工藝，洗選率最大達(dá)到78%，采出率達(dá)到95%以上。因此確定采用一采一放、多輪順序折返式放煤工藝為唐家會(huì)最佳綜放生產(chǎn)工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)采放平行作業(yè)，達(dá)到高產(chǎn)高效要求。

2技術(shù)創(chuàng)新成果

2.1工作面端頭及順槽超前支護(hù)技術(shù)創(chuàng)新

綜放工作面端頭區(qū)域支護(hù)與管理，直接制約工作面的安全高效開采。與傳統(tǒng)單體液壓支柱配合工字鋼或鉸接頂梁支護(hù)方式相比，唐家會(huì)礦綜放面運(yùn)順端頭采用2架1組8柱ZFT27600/26/42型端頭支架與轉(zhuǎn)載機(jī)兩側(cè)交替邁步前移，支護(hù)長(zhǎng)度達(dá)到14m;采用ZQ19200/26/42型機(jī)巷超前支架，支護(hù)長(zhǎng)度16米，與端頭支架配合超前支護(hù)距離達(dá)到20米;回順采用4架4柱式ZT37600/26/42型超前支架整體推移，支護(hù)長(zhǎng)度達(dá)到25m。實(shí)踐證明，使用超前支架有效提高了端頭支護(hù)質(zhì)量及安全，同時(shí)減少了端頭維護(hù)人工與時(shí)間，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，便于工作面快速推進(jìn)。

2.2排水系統(tǒng)快速挪移技術(shù)創(chuàng)新

排水系統(tǒng)快速挪移技術(shù)特點(diǎn)是，運(yùn)順利用轉(zhuǎn)載機(jī)、端頭支架布置開關(guān)、排水干管、支管，軌順利用超前支架配合單軌吊、自制鋼管滑車配合機(jī)尾風(fēng)巷架布置水泵、電纜及管路，隨著轉(zhuǎn)載機(jī)、支架拉移自動(dòng)前行。另外，軌順還設(shè)置自制多功能電纜車及端頭排水雙回路供電，不需要安設(shè)專門排水及挪移水泵電纜的人員，并為端頭快速推進(jìn)創(chuàng)造有利的條件。

2.3轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口破碎技術(shù)創(chuàng)新

唐家會(huì)煤礦煤層厚、采高大，放煤及采煤片掉煤塊較大，由于前后運(yùn)輸機(jī)運(yùn)量大，大塊煤易在轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口卡堵，閉鎖不及時(shí)極易漫至人行道，不利于端頭作業(yè)及行人安全，同時(shí)閉鎖轉(zhuǎn)載機(jī)人工破碎煤塊，也影響系統(tǒng)出煤效率。為此，我們?cè)谵D(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口處蓋板上焊接了一排朝向進(jìn)料口方向的戧茬廢舊截齒，一旦塊煤超過進(jìn)料口，在轉(zhuǎn)載機(jī)刮板運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)下，截齒將會(huì)戧碎塊煤，避免了頻繁閉鎖人工破碎塊煤影響生產(chǎn)。

2.4皮帶尾自移裝置防灑貨裝置創(chuàng)新

首采面皮帶機(jī)帶速3.5m/s，帶寬1400mm，為提高回采工效，在61103工作面對(duì)皮帶機(jī)帶速進(jìn)行提升，帶速提高到4.5m/s。但由于轉(zhuǎn)載機(jī)刮板寬1350mm，而皮帶帶寬沒有增加，且轉(zhuǎn)載機(jī)由于端頭支架的原因，機(jī)頭出口方向易調(diào)斜，造成皮帶機(jī)機(jī)尾易灑煤矸，給機(jī)尾看護(hù)人員清理帶來困難。為此在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭兩側(cè)設(shè)計(jì)了利用千斤頂伸縮自動(dòng)開合落煤角度的擋煤板，能做到自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)出煤口落煤角度，確保能夠落在皮帶上，避免了皮帶機(jī)灑貨。另外，我們自行設(shè)計(jì)加工了皮帶機(jī)尾過渡裝置，有效解決了皮帶自移機(jī)尾與H架間懸空段灑貨問題，減少了因懸空距離過長(zhǎng)而引起的帶面下墜，避免了煤量大造成皮帶漲緊力過大對(duì)帶面的損傷。

2.5皮帶機(jī)卷帶裝置高效帶芯創(chuàng)新設(shè)計(jì)

原廠配置的帶芯卷帶后，帶芯支撐強(qiáng)度低，很難抽大捆皮帶（100m以上），且容易損壞并造成已卷帶面松散。為解決上述問題，我們通過CAD模擬設(shè)計(jì)，創(chuàng)新改造卷帶裝置為八面體，通過四個(gè)承載面上的4對(duì)可拆卸凸塊實(shí)現(xiàn)帶芯空間的縮放，使用時(shí)依靠插銷支撐凸塊擴(kuò)展內(nèi)部空間，使得帶芯承載面不與帶面直接接觸。卷帶后去除插銷，使得凸塊與皮帶脫離，最終使卷好的皮帶能輕便抽出帶芯，實(shí)現(xiàn)帶芯重復(fù)利用。此裝置的創(chuàng)新改造不但可迅速去除帶芯，職工操作安全簡(jiǎn)便且節(jié)約人力，并且在空間許可下，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離帶面卷、收工作。為綜采工作面長(zhǎng)帶面重復(fù)利用、減少重做卡頭及實(shí)現(xiàn)節(jié)支降耗創(chuàng)造了有利條件。

3綜放技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用效益

3.1工作面產(chǎn)量遞增速度快

唐家會(huì)礦2015年12月首采面試生產(chǎn)初期，工作面日產(chǎn)量勉強(qiáng)能達(dá)到2萬噸。隨著綜放技術(shù)不斷的創(chuàng)新，產(chǎn)量有了較大幅度的提升;創(chuàng)造了日產(chǎn)原煤5.95萬噸，月產(chǎn)原煤120萬噸的高產(chǎn)高效記錄。

3.2工作面采出率逐步提高

隨著綜放工藝改進(jìn)創(chuàng)新以及現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)組織優(yōu)化，工作面采出率由首采面61101的90%提高到61103面的95%，工作面采出率的提高，大大減少了丟煤損失，并且提高了煤炭洗選率，穩(wěn)定了礦井煤質(zhì)。

3.3人力資源優(yōu)化

通過一系列技術(shù)創(chuàng)新，不但減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，且節(jié)約了人力資源，共計(jì)減員22人，技術(shù)創(chuàng)新極大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

3.4電耗逐步降低

通過膠帶機(jī)變頻提速及煤量控制工作面前后運(yùn)輸機(jī)互補(bǔ)運(yùn)行，充分發(fā)揮工作面集中生產(chǎn)的產(chǎn)量規(guī)模優(yōu)勢(shì)，最大限度的實(shí)行采放平行作業(yè)，使設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行，發(fā)揮設(shè)備效能等特點(diǎn)。通過對(duì)比，我礦61101首采面的噸煤電耗平均為1.75度/噸，61103工作面的噸煤電耗平均不足1.6度/噸，噸煤節(jié)約了0.15度。

4.結(jié)束語

高產(chǎn)高效是煤礦效益追求不變的主題。唐家會(huì)煤礦在實(shí)踐綜放工藝僅僅不到一年半的時(shí)間，綜放工藝由初期兩采一放單輪順序放煤，到一采一放的多輪順序折返式放煤，礦井取得班產(chǎn)、日產(chǎn)及月產(chǎn)的最好記錄，煤炭采出率逐步上升，走的是實(shí)踐-認(rèn)識(shí)-創(chuàng)新-再