巨厚煤层综采放顶煤高效开采技术与应用获奖科研报告

巨厚煤层综采放顶煤高效开采技术与应用获奖科研报告摘要：针对唐家会煤矿地质条件，通过设备选型、综放工艺优化、技术创新保障等途径结合现代化的管理，实现了综采放顶煤在唐家会煤矿产出高、安全效益好的高产高效之路，对其他矿井的放顶煤安全高效开采具有借鉴意义。

关键词：综采放顶煤;一采一放;多轮顺序;创新

淮南矿业集团唐家会煤矿是一座设计生产能力为1000.00Mt/a的现代化特大型矿井，矿井开采水文地质条件复杂，开采深度超过500m，局部地区采放比最高超过1︰3，这在内蒙地区甚至全国均是先例。矿井主采的6煤平均可采煤厚达20m，含有3～15层夹矸，夹矸为泥岩、砂泥岩，夹矸厚1.3～6.47m，平均2.8m，局部呈透镜状。根据综放支架选型原则和周边不连沟等矿井多年的综放开采经验，并结合唐家会矿井煤层赋存条件和顶底板状况，首采面支架选用了ZF18000/25/45型正四连杆四柱低位插板式放顶煤液压支架;底座选用了分体底座结构型式，排矸性能好，利于安装抬底座装置。

1放顶煤工艺优化

综采放顶煤生产过程中，必须根据煤层层理、节理发育程度，煤的硬度系数，顶板岩性状况，矿压显现规律及设备性能等，综合分析放煤工艺。在61101首采面试验期间，在煤机截深800mm的情况下，采放比达到1：3时，我们试验了两采一放、一采一放以及单轮顺序放煤、单轮间隔放煤、多轮顺序放煤等方式。发现两采一放无论采取何种放煤参数，由于放煤步距达到1.6m，造成放煤块度大，不但难放而且丢煤现象严重，在同样进尺的条件下，万吨煤两采一放比一采一放多损失10%的煤量。另外，一采一放单轮间隔及单轮顺序放煤，矸石率较大，洗选率不足70%，甚至一度达到62%。一采一放多轮順序折返式放煤在采放比大于1：3时，采用2-3轮顺序放煤，即安排2名主力放煤工，另一名进行配煤。2名主力各布置在工作面上下部，跟机顺序放煤，首轮顺序放煤控制在采高的1-1.5倍即尾梁抖动3-4次，第二轮折返放煤再放煤约1个采高，最后一轮放煤见矸关闭。采用一采一放多轮顺序折返式放煤工艺，洗选率最大达到78%，采出率达到95%以上。因此确定采用一采一放、多轮顺序折返式放煤工艺为唐家会最佳综放生产工艺，能够实现采放平行作业，达到高产高效要求。

2技术创新成果

2.1工作面端头及顺槽超前支护技术创新

综放工作面端头区域支护与管理，直接制约工作面的安全高效开采。与传统单体液压支柱配合工字钢或铰接顶梁支护方式相比，唐家会矿综放面运顺端头采用2架1组8柱ZFT27600/26/42型端头支架与转载机两侧交替迈步前移，支护长度达到14m;采用ZQ19200/26/42型机巷超前支架，支护长度16米，与端头支架配合超前支护距离达到20米;回顺采用4架4柱式ZT37600/26/42型超前支架整体推移，支护长度达到25m。实践证明，使用超前支架有效提高了端头支护质量及安全，同时减少了端头维护人工与时间，降低了人工劳动强度，便于工作面快速推进。

2.2排水系统快速挪移技术创新

排水系统快速挪移技术特点是，运顺利用转载机、端头支架布置开关、排水干管、支管，轨顺利用超前支架配合单轨吊、自制钢管滑车配合机尾风巷架布置水泵、电缆及管路，随着转载机、支架拉移自动前行。另外，轨顺还设置自制多功能电缆车及端头排水双回路供电，不需要安设专门排水及挪移水泵电缆的人员，并为端头快速推进创造有利的条件。

2.3转载机进料口破碎技术创新

唐家会煤矿煤层厚、采高大，放煤及采煤片掉煤块较大，由于前后运输机运量大，大块煤易在转载机进料口卡堵，闭锁不及时极易漫至人行道，不利于端头作业及行人安全，同时闭锁转载机人工破碎煤块，也影响系统出煤效率。为此，我们在转载机进料口处盖板上焊接了一排朝向进料口方向的戗茬废旧截齿，一旦块煤超过进料口，在转载机刮板运转带动下，截齿将会戗碎块煤，避免了频繁闭锁人工破碎块煤影响生产。

2.4皮带尾自移装置防洒货装置创新

首采面皮带机带速3.5m/s，带宽1400mm，为提高回采工效，在61103工作面对皮带机带速进行提升，带速提高到4.5m/s。但由于转载机刮板宽1350mm，而皮带带宽没有增加，且转载机由于端头支架的原因，机头出口方向易调斜，造成皮带机机尾易洒煤矸，给机尾看护人员清理带来困难。为此在转载机机头两侧设计了利用千斤顶伸缩自动开合落煤角度的挡煤板，能做到自动调节转载机出煤口落煤角度，确保能够落在皮带上，避免了皮带机洒货。另外，我们自行设计加工了皮带机尾过渡装置，有效解决了皮带自移机尾与H架间悬空段洒货问题，减少了因悬空距离过长而引起的带面下坠，避免了煤量大造成皮带涨紧力过大对带面的损伤。

2.5皮带机卷带装置高效带芯创新设计

原厂配置的带芯卷带后，带芯支撑强度低，很难抽大捆皮带（100m以上），且容易损坏并造成已卷带面松散。为解决上述问题，我们通过CAD模拟设计，创新改造卷带装置为八面体，通过四个承载面上的4对可拆卸凸块实现带芯空间的缩放，使用时依靠插销支撑凸块扩展内部空间，使得带芯承载面不与带面直接接触。卷带后去除插销，使得凸块与皮带脱离，最终使卷好的皮带能轻便抽出带芯，实现带芯重复利用。此装置的创新改造不但可迅速去除带芯，职工操作安全简便且节约人力，并且在空间许可下，可以实现长距离带面卷、收工作。为综采工作面长带面重复利用、减少重做卡头及实现节支降耗创造了有利条件。

3综放技术创新应用效益

3.1工作面产量递增速度快

唐家会矿2015年12月首采面试生产初期，工作面日产量勉强能达到2万吨。随着综放技术不断的创新，产量有了较大幅度的提升;创造了日产原煤5.95万吨，月产原煤120万吨的高产高效记录。

3.2工作面采出率逐步提高

随着综放工艺改进创新以及现场劳动组织优化，工作面采出率由首采面61101的90%提高到61103面的95%，工作面采出率的提高，大大减少了丢煤损失，并且提高了煤炭洗选率，稳定了矿井煤质。

3.3人力资源优化

通过一系列技术创新，不但减轻了职工劳动强度，且节约了人力资源，共计减员22人，技术创新极大的提高了劳动生产率。

3.4电耗逐步降低

通过胶带机变频提速及煤量控制工作面前后运输机互补运行，充分发挥工作面集中生产的产量规模优势，最大限度的实行采放平行作业，使设备满负荷运行，发挥设备效能等特点。通过对比，我矿61101首采面的吨煤电耗平均为1.75度/吨，61103工作面的吨煤电耗平均不足1.6度/吨，吨煤节约了0.15度。

4.结束语

高产高效是煤矿效益追求不变的主题。唐家会煤矿在实践综放工艺仅仅不到一年半的时间，综放工艺由初期两采一放单轮顺序放煤，到一采一放的多轮顺序折返式放煤，矿井取得班产、日产及月产的最好记录，煤炭采出率逐步上升，走的是实践-认识-创新-再