[工艺技术]瓦斯突出矿井综采工作面自动截割三角煤技术的研究

本文发表于《中国化工贸易·中旬刊》 2020年7期

曹伟

摘 要：综采工作面三角煤开采长期以来使困扰智能化工作面开采的难题。本文以马兰矿18509工作面三角煤开采工程背景，通过对三角煤回采工艺进行深入研究，实践取得良好的效果，通过采用“三八”工作制，顺利完成了支架拆除、工作面进刀的工作，破解了三角煤自动采割的难题，有效提高了煤炭的回采率。

关键词：综采工作面;自动截割;三角煤;回采率

0 引言

三角煤是智能化采掘难题，在记忆采煤、自动拉架环节容易出现识别误差。随着矿井采掘技术的不断进步，在开采地质条件复杂的矿井时，采用传统的开采工艺无法充分发挥智能化开采水平，还造成煤炭流失。为了提高煤炭的回采率，需要对开采方法做出改进。本文针对马兰矿18509工作面三角煤开采，通过对其进行了开采工艺的讨论，实践取得良好的效果，大幅提升了三角煤的回采效率，减少了煤炭资源的浪费，体现出显著的社会与经济效益。

1 矿井概况

马兰矿位于古交市区西南16km位置，设计年产400万t，现主要开采2#、8#煤层。马兰矿作为煤与瓦斯突出矿井，正在回采18509工作面，該工作面位于井田规划的东侧，目前已经回采290m，即将完成整个工作面的回采工作，工作面回采过程中共留设25m的保护煤柱，与运输大巷形成了一定范围的三角煤区域，三角煤区域长21m，最大宽度达到155m。18509工作面为综采工作面，采用U型通风，工作面绝对瓦斯涌出量为1.5m3/min，工作面顶底板岩层特征如表1所示。

3.1 石灰岩呈现深灰色，质地坚硬且致密

直接顶 砂质泥岩 2.1-2.5

2.3 泥岩呈现深灰色，节理较为发育

底板 粉砂岩 2.3-3.1

2.7 粉砂岩呈现灰白色，含有少量泥岩夹层

2 三角煤截割工艺研究

三角煤因为其特殊的形状导致回采工作较难，一般而言，三角煤的长度小于工作面的长度，在工作面回采过程中需要不断调整机械设备的数量满足其长度的变化，此外，三角煤的存在增加了巷道围岩的变形，不同宽度煤柱的支柱以及加强支护的费用都较高，当采空区顶板进行垮落时，矿压明显，容易导致围岩变形严重，甚至发生支架的坍塌事故。

三角煤回采的核心是在工作面回采过程中不断缩减刮板输送机的节数，在原支护的基础上，工作面推进至一定距离后，缩减刮板输送机一定数量的节数，使得输送机尾部形成阶梯，最终与工作面综采线平行，直至工作面封闭。

马兰矿18509工作面三角煤回采参数确定如下：首先需要确定各个参数之间的位置，如图1所示，图中L是端头支架个数，一般取值L=4，当L=0时，表示没有端头架特殊处理工艺;A是中间架距离机头或机尾的距离，主要用于确定中间架范围;N是推溜支架距离机头或机尾的距离，主要作用是确定推溜开始点;O是推溜支架距离机头或机尾的距离，主要作用是确定推溜结束点;P是指人工干预时，煤机距离机头或机尾的最小距离，用于确定斜切进刀段开始。

马兰矿18509工作面三角煤回采工艺如下：中间段回采工艺如图2所示，根据工作面18509实际开采状况，确定小号支架号为10，大号支架号为140，当中间段进行动作时，煤机前收护帮，收伸缩梁，同时进行喷雾工作，煤机后伸护帮，伸伸缩梁，同时进行喷雾，拉架，推溜等工作，中间段完成后进行扫底煤段，此时需要人工切换工艺段，煤机前收护帮，煤机后伸护帮，随后进行移架动作，按照从大号向小号方向即A-L的顺序依次完成移架动作，移架过程中需要注意扫底煤时，左右两个滚筒高度需要调整，前滚筒降低，后滚筒抬起，在进拐弯段过程中所有支架都不动作，当采煤机逐渐向机尾行走时，且实际进刀已完成后，进行人工干预，切换工艺段从扫底煤段到斜切进刀，按照从大号向小号方向开始进行推溜，逐架间隔推溜，确保间隔时间最少2秒，推溜工作时确保机头整体直线推出;随后人工进行切换工艺，从斜切进刀段切到割三角煤段，同理按照从大号向小号方向即A-L的顺序进行移架，从N点开始跟机移架到A点停，逐个移架，可以设置执行移架的支架在煤机煤机位置前或煤机位置后，L架范围内移架结束;人工切换工艺段，从割三角煤段切段到二次扫底煤段，二次扫底煤不推溜，煤机前收护帮，煤机后伸护帮，人工切换工艺段后，在A到L移架范围内的支架开始执行移架动作，按照从大号向小号的方向执行，煤机走到N架时，机头L架开始整体推溜，保证机头整体直线推出（溜子机头设备决定），二次扫底煤段回采工艺如图3所示;人工切换工艺段，从二次扫底煤段到中间段，L+1架开始推到跟机移架重合点，补推溜支架与煤机距离不能小于煤机后推溜距离，N点后向机尾方向支架逐个补移架，补移架支架与煤机距离不能小于煤机后移架距离，二次扫底煤段到中间回采工艺，煤机从机头向机尾方向前进，开始一个新的循环。

3 回采效果分析

为了更好的把控三角煤与工作面的位置关系，需要提前了解工作面的宽度与高度，在采空区顶板完全垮落的基础上，再进行拆架工作，根据18509工作面实际回采情况，确定工作面回采4m后拆除3台支架，此时为了减少因为支架拆除带来的漏顶问题，需要在机尾处搭设菱形钢网，同时在顶板上出口位置架设单体液压支柱，便于支护的回撤。

支架的拆除工作必须有序进行，首先拆除输送机机尾部分的支架，最后拆除机头部分的支架，当支架拆除运出后，进行输送机的拆除，最后断开刮板槽。整个施工过程中采用“三八”制工作，早班主要负责支架的拆除工作，中班和夜班负责工作面的推进，确保每天可以推进6刀。

采用此方法完成了18509工作面三角煤的回采工作，提高了煤炭的回采率，为矿井带来了直观的经济效益。经过统计，此次三角煤回采共回采15689t煤，每吨煤按照450元计算，共增加了706万元经济效益，如果按照此方法继续开采其他工作面，经济效益可观。通过此次三角煤回采工作，完善了矿井煤炭开采工艺，不仅为工作面的接替提供了时间，也为高效回采提供了新的方法。

4 结论

针对智能化工作面三角煤开采难题，马兰矿以18509工作面三角煤为研究背景，在三角煤开采工艺的基础上实现三角煤的回采，该回采工艺简单、可行，实践取得良好效果，有效提升矿井的回采效率，体现出显著的社会与经济效益。

参考文献：

[1]王瑞军，崔志芳.煤与瓦斯突出矿井综采工作面自动截割三角煤技术的研究与应用[J].机械管理开发，2016（12）：74-76.

[2]谷成锡.阳煤一矿大采高工作面采煤机自动化技术研究[J].能源技术与管理，2016（01）：162-164.

[3]杨海永.残留三角煤开采方法及工作面设备选型研究[J].山东煤炭科技，2016（3）：64-66.

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2022/05/24