利用综采设备回收边角煤的方法

袁海军

(山西晋煤集团 沁秀煤业有限公司， 山西　晋城　048007)



利用综采设备回收边角煤的方法

袁海军

(山西晋煤集团 沁秀煤业有限公司， 山西晋城048007)

摘要近年来,随着煤炭产能的不断释放，许多矿井快速步入衰老期，边角煤回收成为众多衰老矿井面临的一个共同课题。根据边角煤工作面的特点，通过优化设计，利用综采设备回收边角煤资源，可以充分发挥矿井闲置设备，提高安全保障能力，实现安全高效生产，同时可大幅提高资源回收率与工作面单产水平，延长衰老矿井服务年限，实现可持续发展。

关键词综采设备; 边角煤; 环岛工作面；回收

近年来，随着矿井产能的不断提升，许多煤矿产能得到充分释放，但随之而来的是资源枯竭、矿井衰老的步伐加速。如何安全回收边角煤柱，不仅是有效延长矿井服务年限的必然选择，也是缓解矿井接替、人员安置的重要社会课题。作为一个有着50年历史的老矿井，凤凰山矿也面临同样的问题，该矿自2004年开始全面进入回收边角煤时期，先后回采了数十个边角煤柱，这些边角煤工作面倾斜长度(即工作面切眼长度)一般都<100 m，而且大多都是孤岛面，具有地质条件复杂、顶板压力大等特点。利用综采设备回收这些边角煤柱资源，不仅可充分利用闲置的综采设备，提高回采工效，而且更有利于顶板管理，确保安全生产，且与其它回收煤柱工艺相比，具有更高的资源回收率。

现以凤凰山矿2309(上)边角煤柱工作面为例，介绍利用综采设备回收边角煤资源的方法。

1工作面概况

1.1位置简介

凤凰山矿2309(上)工作面是凤凰山矿二盘区最后一个煤柱回收工作面，东为2309工作面(上)采空区，南为轨道回风巷，西为4301工作面采空区，北为2322工作面采空区。整个工作面为一典型的孤岛面，矿压显现明显，巷道变形量大。

1.2工作面要素及采煤方法

工作面走向长145 m，倾向长76 m，本分层开采厚度3 m，采用倾斜长壁分层铺底网综合机械化采煤方法，采空区处理方法为自然垮落法。

1.3地质条件概况

该工作面开采二迭纪山西组3#煤，煤层埋藏赋存稳定，结构简单，整个工作面为背斜一翼，倾角3°～7°，平均5°.老顶为细砂岩，厚3.67 m，层理发育。直接顶为砂质泥岩，厚6.3 m.伪顶为泥岩，厚0.3 m，质软，易冒落。

2设备布置

设备选择要根据工作面实际情况，在矿井原有设备中选取，以充分适应巷道压力大、变形严重的现场实际。

2.1工作面设备布置

工作面使用44架ZY-35型支架支护顶板，机头、机尾不设端头架，机组采用MG250/600-WD1型采煤机，工作面刮板运输机为SGZ-764/400型。

2.2进风巷设备布置

进风巷兼作运煤巷，为适应巷道压力大的实际情况，由外向里依次布置SGB-764/132型转载机1部并配套PCM-110型破碎机，SGW-40T刮板运输机2部。其中在第二部刮板运输机侧超前支护外布置2辆平板车作为开关架，并在停采线外侧布置1部绞车，作为牵引开关架的动力。工作面设备布置示意图见图1.

1—盘区皮带　2—破碎机　3—转载机　4—运输巷一部溜子

3进刀方式

3.1进刀方式选择

目前，综采工作面进刀方式有端部斜切进刀方式与中部斜切进刀方式两种，具体进刀方式选择的依据是：

式中：

lc—采煤机身长度，m；

lw—刮板输送机弯曲段长度，m；

t—端部斜切进刀时，移输送机头时间，min；

vh—采煤机正常割煤速度，m/min；

vk—采煤机空刀速度，m/min.

根据现场实测各相关参数，计算得：lc=80 m，即当工作面长度<80 m时，采用中部斜切进刀方式有利于提高采煤机的有效工时率，因此，该工作面进刀方式选取中部斜切进刀方式。

3.2进刀工艺

1) 采煤机由机头空行至中部，在刮板运输机弯曲段斜切进刀。

2) 采煤机割后半部煤，同时推移前半部刮板运输机。

3) 采煤机由机尾空行至中部，割前半部煤，同时推移后半部溜子。

4) 推移动输机方向选择：采用中部斜切进刀方式割煤时，工作面为单向推移方式，因此,为防止刮板运输机上窜下滑，推移方向应根据工作面煤层倾角由低向高的方向推移。

4顶板管理

4.1矿压显现情况

由于该工作面为孤岛工作面，受到各种应力叠加的影响，顶板压力明显大于其它工作面。据回采过程中实际观测，该工作面老顶初次来压步距为28～35 m，小于其它工作面，周期来压步距为13～26 m，大于其它工作面，且来压强度大。来压时，工作面支架载荷明显增大，活柱下缩量大(尤其是机尾3个支架)，顶板破碎，整个工作面煤壁片帮严重，尤其是机尾三角区片帮深度最大达1.5 m.

进、回风巷超前工作面50 m受采动影响，煤柱侧压力大于煤帮侧，棚腿鼓出，棚梁弯曲，底鼓严重。

4.2顶板管理

1) 工作面顶板管理。由于压力大，顶板破碎，在整个回采期间，工作面支架全部及时超前拉架控制顶板，特殊地段采用擦顶拉架(少降快拉)或隔架移架的方法；对于片帮地段，超前拉架且打出护壁板后仍有340 mm以上的空顶时，在支架前梁上架直径150 mm的走向梁维护顶板，每架2根，板梁间距750 mm，板梁悬臂长度超过700 mm时，要在梁头下支单体柱；若支架行程不足300 mm时，在支架的顶梁下支单体柱提高支护强度。

机组割透机头(尾)退出后，可采用先拉1#、2#(43#、44#)架，再拉其它支架的方法来控制机头(尾)三角区的顶板。同时，加强对支架、乳化液泵及液压系统的维修，保证泵站压力不低于30 MPa，彻底消灭支架、管路漏串液现象，以保证支架对顶板的有效支撑。

2) 机头、机尾的顶板管理。1#(44#)架与煤柱侧的空顶用单体柱(d100 mm)配d220 mm×3 400 mm的板梁支护，成四五排管理，排距700 mm，柱距600 mm，其中机头尾安全出口附近可用π形钢梁走向抬棚代替点柱，保证安全出口畅通。紧靠老塘一排要支成密集柱，并打2根戗柱，柱距200 mm，以起到挡矸与切顶作用。切顶线分别以1#和44#架的切顶线为准。

3) 进、回风巷的超前支护。进风巷超前50 m范围内套木棚，超前30 m加强支护，其中在刮板运输机煤柱侧紧靠挡煤板支设1排点柱，并起到固定挡煤板的作用，支设距离≥20 m，在距煤柱侧梁头300 mm处支设另一排点柱，支设距离≥10 m.回风巷在整个回采过程中超前工作面≥50 m，一梁四柱加强支护(支柱要保证运输机人行道宽度)。回采过程中，进、回风巷鼓出的棚腿要及时在紧贴棚口处补支点柱，进、回风巷的铁棚不得提前回取。机头、机尾支护示意图见图2.

图2　机头、机尾支护示意图

1) 利用综采设备回收边角煤柱资源，提高了闲置设备的利用率，减少了设备投入。

2) 利用综采设备回收边角煤柱，可提高顶板管理水平，安全系数更高。

3) 进风输巷采用SGW-40T刮板运输机运煤，转载机、破碎机布置在停采线附近，可充分适应巷道压力大的实际情况，减少因巷道变形对设备正常运行的影响。

4) 该工作面从初采到末采结束，共用时1.3个月，与使用滑移支架或其它方式回收资源相比，单产水平更高。

6存在的问题及建议

1) 由于孤岛工作面压力大，进、回风巷距工作面50 m范围内巷道变形量较大，特别是底鼓严重，可采取提前施工卸压槽的方式减缓巷道变形。

2) 进回风巷超前支护区段可采用金属π形钢梁配单体柱代替木梁支护顶板，提高支护强度与支护效果。

由于残留煤柱均为孤岛面，压力大，支护困难，建议工作面回采前期，预先有计划地对煤柱侧顶板进行强制预裂卸压，降低后期回收煤柱资源时的矿山压力。在条件许可情况下，可采用放顶煤工艺回收小块段工作面，减少巷道掘进率及对集中运输巷的反复采动影响。

参考文献

[1]陈炎光，徐永圻.中国采煤方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991：290-293.

[2]袁海军.边角煤柱回收巷道布置及回采工艺分析[J].山西科技,2011(5):87-88.

·专题综述·

(E-mail)chzhj052@126.com

Method of Recycling Boundary Coal Pillar by Using

Fully Mechanized Mining Equipment

YUAN Haijun

AbstractIn recent years, with the continuous release of coal production capacity, many mines enter quickly the aging period, boundary coal recovery has become a common problem facing many old mines. According to the characteristics of corner coal working face, through the optimization design, the use of fully mechanized mining equipment recycling leftover coal resources, can give full play to the mine idle equipment, improve the security capability, achieve safe and efficient production. And can greatly improve the resource recovery rate and yield level of working face, prolong service life of anile mine, realize sustainable development.

Key wordsFully mechanized mining equipment；Corner coal；Island mining face; Recovery

作者简介：常会珍(1985—)，女，河南开封人，2012年毕业于中国矿业大学，硕士研究生，助理工程师，主要从事煤层气地质研究与开发工作

收稿日期：2014-01-10

中图分类号：TD823.97

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)04-0045-03