大社矿综放工作面改造过渡液压支架提高回采率的应用研究

申扎根

（冀中能源峰峰集团有限公司大社矿，河北 邯郸 056201）

1 工作面概况

1.1 工作面地质条件及巷道布置情况

92623工作面西至92624工作面（设计），南至西翼采区下山，东至92622工作面（已采），北至92112工作面（设计）、92111工作面（设计）。工作面所采煤层为2#煤，平均厚度5.5m，属稳定煤层，结构复杂，煤层中含有两层夹矸及两条次煤条带，上夹矸距顶板0.5m，厚0.05m，底夹矸厚0.15m，距煤层底板1.4m，受构造影响局部煤层厚度有变化。直接顶为平均2.6m厚粉砂岩；老顶为平均8.7m厚的中粒砂岩；直接底为平均9.6m厚粉砂岩；掘进工作面两巷时，巷道规格为4.5*3.2m（宽*高），采用沿2#顶板的方式掘进煤巷，除断层周围采用U钢支护外，其余均采用锚网带支护，巷道底板留有2.3m厚的底煤。

1.2 采煤方法及回采工艺

该工作面煤层赋存稳定，确定采用综放采煤工艺。选用走向长壁一次采全高后退式采煤法，采用MG250/630－WD型采煤机割煤，配合使用ZF4000/16/28放顶煤液压支架尾梁摆动插板伸缩放顶煤，采煤机斜切式进刀，采高2.6m，放煤高度平均2.9m。利用采煤机螺旋滚筒配合刮板输送机铲煤板装底煤，后部刮板输送机运顶煤，前后两部刮板输送机平行运煤集中到顺槽运输机外运。采用工艺流程：拉后溜→割煤→移架→推前溜→放煤。工作面共安装ZF4000/16/28型支架66架；安装ZF4600/17/28型过渡支架6架，其中机头和机尾各3架。

2 过渡液压支架增高装置的应用研究

2.1 研究方法

厚煤层回采工作面端头三角煤丢失是大社矿乃至很多矿都存在的问题，一直没有得到有效的解决。大社矿一般情况下采用人工卧底的方法来降低机头机尾的高度，以此来减少三角煤的丢失，仅能回收少部分底煤，当卧底超过点柱支撑高度后，还需要摆木垛配顶，耗费大，工序烦琐，职工劳动强度高。为节省人力物力，一次性回收上端头三角煤和巷道底煤，实现上端头卧底后机械化支护巷道顶板的目标，大社矿改变思路，研究采用支架增高装置增高端头液压支架支护高度的办法，可使采煤机一次性将上端头三角煤和运料巷底煤用正常割煤的工序将其采出，提高了端头三角煤的回收率，降低职工的劳动强度[1]。

2.2 主要设计参数

综放工作面过渡液压支架增高装置分两部分：底座和顶梁。两部分结构采用光销和D型销进行连接，组装好后以“戴帽子”的形式安装到工作面上端头过渡液压支架上增高，因此命名为增高装置。其中底座的主要作用是和过渡液压支架连接，并为顶梁提供连接和支撑，因此底座的形状和过渡液压支架顶部的形状几乎完全相同，规格比支架顶部略大，保证支架可以将“帽子”戴上，通过预留的孔眼使用铁链螺栓等固定牢固；顶梁的形状类似一个小支架，以方便将顶板支护完全，可使支架的支护高度由原来的最大2.8m提高到4.3m。具体参数如下：

表1 ZF4600/17/28型过渡液压支架增高装置基本参数

2.3 支架增高装置的使用

具体方法为，采用比正常安装支架多上两架支架的方法，让过渡液压支架最外侧的两架安装到运料巷位置，然后用增高装置改造这两架支架，提高支护高度，其余支架作用不变。为保证支架增高装置的稳定性，设计高度不能过高，改造后的过渡支架的支护高度为4.3m，92623工作面煤厚为5.5m，因此还需要在支架增高装置上方摆设木垛进行接顶。在拉架过程中随采高变化增减木垛高度，并及时补充拉架过程中掉落的部分木料，视情况使用长把工具回收掉落在支架后方的木料。为确保顶板的支护强度，必要时可以挑长钢梁加强增高装置至外段超前支护的顶板，确保摆木垛的人员的顶板安全。

3 实施效果

3.1 改变机尾支护方式和采煤方法

该方法解决了上端头运料巷部分出煤后超高难以支护的难题，在支架增高装置的应用下，煤机可以像正常工作面割煤一样一直截割到上端头直至运料巷上帮，彻底改变了上端头只能靠人工卧底提高回采率的情况，节省了大量的人力物力，实现了机尾的机械化支护，减少了放顶的程序，进一步提高了综放工作面的机械化程度。

3.2 提高了综放工作面的回采率

该方法解决了综放工作面上端头三角煤难以采出的问题，只通过改造两个过渡支架，机尾底部三角煤连带运料巷的底煤都可以全部采出，如下图所示：

图1 使用过渡液压支架增高装置前

图2 使用过渡液压支架 增高装置后

可以明显看出，使用过渡液压支架增高装置不仅可以回收三角煤，还可以减小机尾工作面的倾角。

3.3 经济效益和社会效益

ZF4600/17/28型液压支架高度为1.7～2.8m，安装增高装置后支架支护高度增加1.5m，92623煤厚平均5.5m，运料巷高度3.2m，底煤厚度2.3m，巷道宽度4.5m。工作面摸底后每推1m，运料巷可多回收煤炭15.8吨，机尾三角煤17.6吨；92623运料巷走向长度670m，共计可回收煤炭22378吨，每吨按市场价500元计算，共计创效1118.9万元。

综放工作面采用液压支架增高装置的创新使用改变了原有运料巷上端头的支护形式，不仅省去了原运料巷切顶排放顶的工序，还有效解决了卧底后上端头顶板支护强度不足的缺点，降低了职工的劳动强度，改善了工作环境。综放工作面过渡液压支架增高装置的使用解决了运料巷底煤及机尾三角煤的丢失问题，增加了煤炭资源的回收率，为综采工作面高产高效创造了条件。

4 结论

综放工作面端头三角煤的回收对于综放工作面煤炭损失率具有直接的影响，在实际选择的过程中，要根据施工现场的实际情况，来确定选择具体的回采方法及设备。通过在92623工作面使用增高装置的研究总结，得出一套行之有效的解决端头三角煤炭资源的回收方法，进而提高资源回收。通过增加工作面上下端头的高度，使原有的生产工艺由摸顶开采逐步演变为摸底回采，从而从根本上提高资源回收，尤其是在面长较短的工作面，端头三角煤会是极大的可回收资源，下一步我们需要做的就是推广已成熟经验，有效地采出端头三角煤资源，也为相似工作面提供了经验积累和技术参考。