再生破碎复合顶板综采工作面快速推进工艺技术研究

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[摘要]通过对再生破碎顶板综采工作面顶板控制技术、设备配套选型、采煤工作面回采工艺优化、采煤工作面防片帮漏顶技术的实施、瓦斯治理措施落实、劳动组织优化以及生产过程中人机系统的科学合理配合与实施，使再生破碎复合顶板综采工作面在回采过程中实现了安全高效快速推进。

[关键词] 再生 复合顶板 综采工作面 工艺技术

中图分类号：TD355文献标识码：A 文章编号：

1、概述

平顶山天安煤业股份有限公司五矿二水平己三下延采区回采的己16、17煤层不稳定，平均厚度 3.8 m。地质构造极其复杂，煤层节理、裂隙发育，层理紊乱，倾角及煤层走向变化较大，属于煤与瓦斯突出煤层，煤炭自然发火期短。该工作面回采为下分层开采，采用走向长壁后退式一次采全高，全部垮落法处理顶板。由于受地质条件和上分层回采结束时间等因素的影响，工作面顶板锈结不完整，同时随开采深度的增加，矿山压力的急剧递增，在该工作面回采过程中顶板控制成为工作面安全高效快速推进的至关重要因素，因此主要从工作面顶板

2、工作面概况：

己16、17-23220采面为平煤股份五矿己三下延采区西翼第二个区段的综采工作面，己16、17-23220采面为被保护工作面，己16、17煤层上层己15煤层已经回采结束。

该采面的上分层己15-23220采面回采结束不到两年时间，同时该采面在上分层回采过程中分两段回采（先外段后里段），上分层中间留有平均30m的煤柱，己16-17-23220采面开始回采，在短时间内顶板锈结不充实，再生顶板完整性差，给采面在正常回采过程中顶板管理造成极大困难，针对该采面地质条件复杂、顶板破碎等情况，对该采面设备选型、采面过煤柱应力集中区的压力控制、采面回采过程中过上分层切眼及中切眼顶板控制技术、采面顶板控制技术、采面回采工艺、采面防片帮漏顶技术、瓦斯治理、采面快速推进工艺、劳动组织优化及人机系统原理研究。

3、工作面设备选型比选：

3.1液压支架选型

①支撑式液压支架

支撑式液压支架：适应条件顶板完整，顶板较硬的煤层；支架前梁长，支架立柱呈垂直分布，支架支撑能力和稳定性好。

②掩护式液压支架

掩护式液压支架：适应直接顶不稳定或中等稳定煤层，对顶板作用力均匀，结构稳定，抵抗直接顶水平运动能力强，防护性能好，调高范围大，对煤层厚度变化适应性强；工作阻力小，工作空间小等。

③支撑掩护式液压支架

支撑掩护式液压支架：该支架结合了支撑式和掩护式支架的所有优点，适应条件比较广。

支撑式支架、掩护式支架和支撑掩护式液压支架的优缺点对比，根据采面顶底板岩石及采面地质构造等特点，最终选用ZY6400-23/4.5型支撑掩护式液压支架，解决了顶板不稳定，底板泥岩松软的特点，减少了支架的钻底量和控制了顶板破碎等因素给采面快速推进带来难题，对工作面安全高效生产创造了条件。

3.2采煤机选型

组成综合机械采煤工作面的采煤机、运输机、液压支架必须有严格的要求，以实现高产高效为目标。采煤机的选型必须从工作面的实际地质条件出发，根据煤的坚硬度选型、煤层的厚度、煤层倾角、顶底的岩石选型等，该工作面的煤层的坚硬度f=3-4，煤层厚度0.8m-1.3m，煤层倾角8°-13°，顶板直接顶为砂岩，顶板为泥岩，同时根据采煤机参数生产率、截割高度、截深、截割速度、牵引速度、牵引力及装机功率等因素进行综合分析对比，最终确定使用MG-300/700WD型采煤机，从工作面采高、截割速度、牵引速度、装机功率等方面使用MG-300/700WD型采煤机能满足生产需要。

对该采面具体地质条件进行分析，根据煤层赋存厚度、煤层倾角、煤层顶底板状况，选用该种型号的采煤机，满足不了采高要求，所采煤炭资源灰分比较大，同时在电能的消耗比较大，能满足开采需要，能提高煤炭资源回收率，同时在无用功的消耗上最大程度上降低，实现了安全高效生产。

3.3运输机选型

运输机选型要与采煤机相配套，便于装煤；运输能力、满足工作面生产需要；结构坚固、能抵抗压砸和碰撞、并能作为采煤机的运行轨道，机身加长或缩短，能满足运输距离变化要求；机身可以弯曲不拆卸。同时要根据地质条件的不同，根据煤层倾角、工作面长度、使用地点、链条张紧度、电机功率等因素进行选择，确定使用SGZ-764/750型运输机。

运输机的选型必须与采煤机相配套，运输机的装机功率要大于采煤机的装机功率，根据选用的采煤机选择运输机。运输机选择必须符合采面长度变化，煤层倾角、功率相匹配等，因此选用SGZ-764/750型运输机。通过对该工作面的设备选型即满足了再生破碎顶板工作面的支护要求，又实现了工作面的安全高效快速推进要求。

4、工作面回采工艺优化：

己16、17-23220工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。采用MG-300/700WD型采煤机双向割煤（前顶后底），采煤机端部斜切进刀，割煤与移架、推移刮板输送机顺序进行；采用SGZ-764/750型刮板输送机、SZZ-764/200型转载机运输；采用ZY6400-23/45型液压支架支护顶板。

工作面回采工艺流程采用多工序作业形式进行作业，割煤准备――割煤――运煤――移架――推移输送机， 正常回采时采煤机割煤方式为双向割煤（前顶后底），进刀方式为端部斜切进刀。采煤机上行（下行）割煤至终端，上（下）滚筒下降，下（上）滚筒升起，准备上行斜切进刀；牵引割煤，沿运输机弯曲段逐渐斜切入新煤壁，距机头（机尾）约35m处，当机身完全进入运输机直线段为止，机头（机尾）移架推溜，下（上）滚筒下降，上（下）滚筒升起，准备下行（上行）割三角煤；上行（下行）割三角煤至终端，调整上下滚筒，准备反刀上行（下行）牵引割煤；下行（上行）正常割煤。

5、工作面顶板控制技术：

采面倾斜长186m，安装124架，两巷留安全出口。按两条线布置：机头下端的1# ～ 3#支架和机尾上端的122# ～124#支架一条直线，滞后采面内直线支架600mm，第4#～121#支架为一条直线。支架直线偏差不超过±50mm；支架垂直顶底顶，歪斜

6、劳动组织优化以及生产过程中人机系统的配合：

整顿劳动组织，提高原煤工效。根据施工人员工作岗位进行定员，要求一人多能、一人多专，进行劳动组织优化，同时制定科学、合理、先进和可操作性的劳动定员方案，进行劳动组织整顿，切实盘活人力资源，达到人力资源优化配置。在此基础上，积极推行一岗多责、兼职作业，严格按定额定员组织生产，在确保安全的前提下尽可能减少人员，提高效率。同时在生产过程中通过人机系统原理将人-机-环境在施工中发挥到最大融合，在生产过程中进行科学合理的优化作业，从而提高了作业效率，大大的降低了无用功的投入，实现了安全高效生产。

该工作面开采的煤层属于煤与瓦斯突出煤层，虽该工作面开采的为被保护层开采，但在回采过程中还受到瓦斯的影响，在瓦斯治理方面采取了工作面上下隅角上封下堵措施、提高风量加强风排等综合措施治理瓦斯，减小瓦斯对安全生产的影响，减小了瓦斯等地质灾害对生产的影响。

结语：通过对再生破碎复合顶板综采工作面快速推进在设备选型、工作面回采工艺优化、工作面顶板控制技术、劳动组织调整及人机系统原理的科学合理融合等措施，为提高再生破碎顶板工作面的安全高效快速推进取得优异的成就和宝贵的技术经验，为开采再生破碎复合顶板煤层打下坚定的基础。

参考文献：1徐永圻。采矿学[M]。徐州：中国矿业大学出版社，2003