摘要：為實(shí)現(xiàn)中厚煤層工作面高產(chǎn)高效，針對(duì)涼水井煤層賦存條件，對(duì)開(kāi)采方法、生產(chǎn)系統(tǒng)、勞動(dòng)組織等情況進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。工作面綜采設(shè)備選用技術(shù)成熟、自動(dòng)化水平較高、配套合理的產(chǎn)品。工業(yè)性試驗(yàn)表明，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求，對(duì)中厚煤層高產(chǎn)高效工作面的生產(chǎn)實(shí)踐具有較大的推廣意義。

　　關(guān)鍵詞：高產(chǎn)高效;中厚煤層;開(kāi)采設(shè)計(jì);設(shè)備選型

　　1　采煤工藝設(shè)計(jì)

　　根據(jù) 4-2 煤賦存特征及礦井生產(chǎn)能力，工作面設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化一次采全高采煤工藝。工作面采取自東向西后退式回采方式，工作面傾斜長(zhǎng)度為 315.25 m，采高為 3.26 m，每循環(huán)進(jìn)度為 0.865 m。現(xiàn)已揭露的 4-2 煤層含水率為 4.53%，煤層原有自然水分均大于 4%，因此采煤工作面可不采取煤層注水的防塵措施[2]。

　　1.1　循環(huán)作業(yè)工序

　　工作面采、裝、運(yùn)、支、處五大工序?yàn)椴擅簷C(jī)割煤、裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、掩護(hù)式電控液壓支架支護(hù)頂板、全部垮落法處理采空區(qū)。工序流程如圖 1 所示。

　　1.1.1　采煤機(jī)割煤　采煤機(jī)采用“右順左逆”、“前頂后底”的滾筒轉(zhuǎn)向和位置，端部斜切進(jìn)刀不留三角煤，雙向割煤的方式進(jìn)行割煤，其中端頭斜切進(jìn)刀距離 D = 2L采 + L運(yùn)彎 = 39 m。式中：L采 為采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)，取 L采 = 9 m;L運(yùn)彎 為刮板輸送機(jī)彎曲段長(zhǎng)度，取 L運(yùn)彎 = 21 m。計(jì)算得 D = 39 m。進(jìn)刀距離取 40 m (約 23 架)。

　　1.1.2　拉移液壓支架　該工作面采用電液控制支架。根據(jù)生產(chǎn)條件不同，可采取 4 種移架方式：跟機(jī)自動(dòng)化移架、手動(dòng)鄰架移架、手動(dòng)本架移架及成組移架。正常情況下，工作面采用以手動(dòng)鄰架移架，成組推輸送機(jī)和伸縮護(hù)幫板為主，手動(dòng)本架操作為輔的方式拉移支架來(lái)完成支架移架工序。采煤機(jī)割煤后，滯后采煤機(jī)后滾筒 3～5 架 (約 5～9 m) 進(jìn)行拉移液壓支架，成組伸出支架護(hù)幫板，步距為 0.865 m，并超前采煤機(jī)前滾筒 3～5 架成組收回支架護(hù)幫板。其中伸出及收回護(hù)幫板為成組順序式的作業(yè)方式，每組 10 架，組間為順序式動(dòng)作。

　　1.2　工序質(zhì)量要求

　　生產(chǎn)中每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量都對(duì)高產(chǎn)高效的實(shí)現(xiàn)有著直接的影響，確保每道開(kāi)采工藝的完成并達(dá)標(biāo)十分重要。因此，需要對(duì)每道工序進(jìn)行技術(shù)要求標(biāo)定，如表 1 所列。

　　2　勞動(dòng)組織

　　工作面采用“三八”制作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修，每班作業(yè) 8 h。工作面每班由 1 名跟班隊(duì)長(zhǎng)、1 名班長(zhǎng)、1 名驗(yàn)收員負(fù)責(zé)組織生產(chǎn)。其中，跟班隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)安全工作，班長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織生產(chǎn)，驗(yàn)收員負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收工作，并配以相關(guān)工種操作人員若干名。工作面作業(yè)勞動(dòng)組織如表 2 所列。

　　3　設(shè)備選型及配套

　　3.1　設(shè)備配置原則高產(chǎn)高效工作面綜采設(shè)備的配置原則如下。 (1) 設(shè)備配套生產(chǎn)能力大于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。 (2) 設(shè)備運(yùn)輸能力大于設(shè)備生產(chǎn)能力。根據(jù)設(shè)備運(yùn)輸能力和落裝煤能力依次為帶式運(yùn)輸機(jī)>破碎機(jī)>轉(zhuǎn)載機(jī)>刮板輸送機(jī)>采煤機(jī)。 (3) 外圍環(huán)節(jié)配套能力大于工作面配套生產(chǎn)能力。 (4) 液壓支架支撐高度和工作阻力必須符合工作面要求，乳化液泵站額定壓力必須滿足液壓支架初撐力，噴霧泵站壓力與流量必須滿足采煤機(jī)等冷卻噴霧水用量. (5) 電氣設(shè)備必須靈活可靠，滿足各用電設(shè)備要求[3]。

　　3.2　液壓支架選型液壓支架的選型主要包括 3 個(gè)方面：支架高度、初撐力和工作阻力。 3.2.1　支架高度的確定　液壓支架的高度與開(kāi)采工作面煤層厚度相適應(yīng)，同時(shí)應(yīng)考慮最小采高時(shí)頂板的預(yù)沉量和最大采高時(shí)留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊８鶕?jù)涼水井礦 4-2 工作面條件，煤層厚度范圍為 2.65～3.65 m，采煤高度為 2.7～3.2 m，確定選用支架高度范圍為 2.0～4.0 m。 3.2.2　初撐力的計(jì)算　支架初撐力 P0 一般約為額定工作阻力 PE 的 70%，初撐力取值大可增加頂板穩(wěn)定性，減少工作面頂板破碎度。根據(jù)涼水井煤礦地質(zhì)條件，工作面上方頂板屬于中等穩(wěn)定層，選取初撐力為額定阻力的 80% 較為合適。

　　3.3　采煤機(jī)選型涼水井礦于 2007 年時(shí)選用截割功率為 650 kW，總裝機(jī)功率為 1 620 kW 的電牽引采煤機(jī)，采高范圍為 2.5～4.5 m，滿負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)量可達(dá) 400 萬(wàn) t/ a。因涼水井礦煤質(zhì)較硬，該采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)因截割與牽引過(guò)載，頻繁保護(hù)，截割牽引速度最高只能達(dá)到約 8 m/ min，且整機(jī)的可靠性難以滿足生產(chǎn)的需要，生產(chǎn)效率受到制約[4]。

　　4　其他配套系統(tǒng)

　　高產(chǎn)高效工作面的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)系統(tǒng)性工程，除采煤工藝、勞動(dòng)組織和設(shè)備合理選型外，還包括綜采設(shè)備的自動(dòng)化升級(jí)、主運(yùn)輸系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信照明系統(tǒng)、安監(jiān)系統(tǒng)和人員定位安全管理系統(tǒng)等[6-7]。涼水井煤礦在以上各環(huán)節(jié)都進(jìn)行了大量的設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用研究，引進(jìn)新設(shè)備、新技術(shù)及高效的管理機(jī)制，確保了涼水井礦高產(chǎn)高效工作面順利達(dá)產(chǎn)。

　　5　結(jié)語(yǔ)

　　涼水井礦 4-2 煤工作面于 2015 年 1 月開(kāi)始推進(jìn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)，截止目前，平均日產(chǎn)量為 20 585.6 t，平均月產(chǎn)量為 53.78 萬(wàn) t，回采率達(dá) 95%，回采工效為 228.8 t/ 工。三機(jī)配套合理，配件消耗率維持在較低水平，工作面自動(dòng)化水平處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。煤礦的高產(chǎn)高效產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)煤炭工業(yè)高效、安全和可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

　　參　考　文　獻(xiàn)

　　[1] 張寶明，陳炎光，徐永圻.中國(guó)煤礦高產(chǎn)高效 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2001：545-548.

　　[2]　劉國(guó)慶.涼水井煤礦 3-1 煤主運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化與應(yīng)用研究 [J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43(增刊 1)：110-113.

　　《涼水井煤礦高產(chǎn)高效開(kāi)采設(shè)計(jì)及設(shè)備選型實(shí)踐》來(lái)源：《礦山機(jī)械》，作者：張奇功。