晋华宫矿复杂煤层综合机械化回采工艺研究

谷鹏程

（晋能控股煤业集团晋华宫矿，山西 大同 037034）

晋华宫矿位于河北12-2#层307盘区东翼，南部为307东翼盘区巷，西、北部均为实体，东部为2712巷，8714工作面为12-2#层307盘区首采工作面。在进入深部开采后，煤层的走向、倾向、倾角和煤层的厚度等都使回采的地质因素发生改变，使用传统的煤层回采工艺复杂，巷道工程量大且成本高[1]。因此，晋华宫矿对复杂煤层的回采工艺进行探索，以降低巷道的掘进量，节约成本，提高煤炭回收率。

1 地质概况

12-2#层煤层赋存稳定，结构简单，黑色煤，半暗型，整体呈单斜构造，煤层走向近北西，倾向北东，煤层倾角为1°～11°，煤层厚度为0.40～7.40 m。12-2#层与上覆11#层层间距约14～25 m，与上覆8#层层间距约69 m，与7-3#层层间距约85 m，与3#层层间距约124 m，与2#层层间距约149 m。煤层顶底板情况见表1。

表1 煤层顶底板情况

2 回采工艺

根据地质资料，结合以高产、高效、安全，便于按照正规作业循环作业和降低劳动强度，确定采煤方法为综合机械化单一走向采煤方法[2]。工作面回采工艺流程如图1。

图1 工作面回采工艺流程图

2.1 破煤

工作面落煤与装煤由一台MG900/2360-WD型双滚筒采煤机完成，依靠采煤机导向滑靴在刮板运输一体机上行走。根据工作面现场情况，割煤时采用单向割煤方式，上行割实刀，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，双滚筒旋转方向为“头逆尾顺”；下行返空刀，清理浮煤到下端头自开缺口，沿工作面往返一次进一刀，根据实际运输能力控制采煤机运行速度。

采用端头斜切进刀方式[3]，进刀段长度约40 m，其中直线段长20 m，斜切进刀段长20 m。采煤机割煤至下端头后，将前滚筒降低、后滚筒升起，沿输送机弯曲段反方向割入煤壁，进入直线段后继续向尾部割煤，进刀段推直刮板输送机作业。采煤机只在端头进行一次转向，将机尾移至与采煤机反向处，清理浮煤，减少停机等待时间，及时对顶板进行维护。采煤机端头进刀方式示意图如图2。

图2 采煤机端头进刀方式示意图

2.2 装煤、运煤

采煤机滚筒螺旋叶片将煤割下并装入刮板输送机内，下行空刀清理浮煤时，将上行割煤时没有完全装入输送机的煤再装入刮板输送机内。在推移刮板输送机时，通过铲煤板将底板浮煤装入刮板输送机，将煤运到SSJ-1200/2×250型二部皮带输送机上，再运到SSJ-1200/2×250型头部皮带输送机上，最后运出至盘区皮带。

2.3 移架

移架时采用单架移架方式，移架步距约等于一个截深。在顶板完整、压力小的情况下，在采煤机前滚筒后2～3架处进行移架；在顶板破碎、压力大的情况下，在采煤机前滚筒后1架处移架或进行超前擦顶移架。在移架过程中，如果移架速度远小于割煤速度，要降低采煤机牵引速度或停机进行移架。在割煤时，至少超前1个支架收回护壁板。移架时确保支架顶梁与顶板的距离为150～200 mm，移架的同时也可进行降柱，在提高移架速度的同时，有利于控制顶板。自动移架完毕后，将集控中心旋转按钮打至检修位置，清理支架内的浮煤及矸石等。

2.4 推移刮板输送机

采煤机割煤后，刮板输送机在距采煤机割底滚筒10～15 m处按顺序推移。其中，弯曲段的长度不小于21 m，水平弯曲度的角度小于1°，垂直弯曲度的角度小于3°，严禁出现死弯，每次推移一个步距，如在推移过程中遇到矸石等障碍物时，先进行返空刀清理。

通过直角转盘将刮板输送机和转载机连为一体，直角转盘作为刮板输送机的一部分，用在工作面和顺槽之间运转部分，转盘沿着其转角来导引煤流。在靠近刮板输送机机头10 m处固定一部PCM250型破碎机。当支架推移刮板输送机机头时，破碎机随刮板输送一体机机头移动一次，移动步距为0.8 m。

2.5 伸缩皮带机

在发出开机信号后，启动胶带输送机，打开漏煤器，破碎机随刮板输送机推移前进，推动气缸的活塞杆被压缩。当小车运行到中间基架导轨的前端时，推动油缸的活塞杆被压缩到最大行程处，向前移动自移机尾。操作控制手柄，使调高立缸收缩，基架落在顺槽底板上，操作推移缸控制阀组上手柄，使高压工作液进入无杆腔，活塞杆伸出推动整体机尾前移。自移机尾前移后，皮带松驰，由张紧绞车带动伸缩小绞车移动，使皮带张紧到合适程度。使用方尺将皮带扣打齐压牢，对皮带进行伸缩试运转。如果皮带机的胶带偏向一侧时，将相应侧的调高立缸进行调节，抬高基架的相应侧，直到胶带恢复到正常位置。如果自移机尾跨越有不平整的巷道时，将低端的立缸侧相应抬高，抬高立缸的行程要小于350 mm。

3 应用效果

在8714工作面上进行工业性试验，试验期间，整个工作面的安全推进距离为580 m，累计总产煤16.5万t，平均月产煤2万t。在试验过程中，由于工作面的地质条件极为复杂，经常出现过断层，安全条件较差，但试验期间工作面上没有出现重大设备故障，采煤机运行良好，刮板输送机能适应煤层倾角的变化，确保工作面安全高效高产。