國(guó)內(nèi)在應(yīng)用厚煤層一次采全高的技術(shù)和工藝方面，神府東勝礦區(qū)、晉城寺河煤礦、趙莊礦、鐵法大隆煤礦、邢臺(tái)東龐煤礦、神火梁北煤礦等引進(jìn)國(guó)外大采高裝備技術(shù)，通過(guò)消化轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。
針對(duì)松軟煤層大采高開(kāi)采技術(shù)，本文列舉幾個(gè)典型應(yīng)用案例，總結(jié)其經(jīng)驗(yàn)，以供設(shè)計(jì)和技術(shù)人員參考。
一、某礦3207工作面松軟煤層大采高開(kāi)采
1.工作面概況
某礦3207工作面為該礦首個(gè)大采高綜采工作面，工作面可采走向長(zhǎng)1389m，傾斜長(zhǎng)220m，煤層平均厚度為5.3m，煤層傾角0～8°，平均為4°。工作面可采儲(chǔ)量212萬(wàn)t。3#煤層中間存在一層厚約0.28m的碳質(zhì)泥巖夾矸，煤質(zhì)松軟，普氏硬度系數(shù)為0.37~1。偽頂為0.38m泥巖，直接頂為8.96m的炭質(zhì)泥巖，基本頂為5.86m的中粒砂巖。工作面選用ZY12000/28/60D型液壓支架，額定工作阻力12000kN，支撐高度2.8~6.0m，支護(hù)強(qiáng)度1.26~1.32MPa。
2.工作面回采設(shè)備
3207工作面配套如下：
3.工作面回采期間出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施
（1）工作面片幫情況
工作面回采期間，采高多控制在5m左右，最大達(dá)到5.5m，針對(duì)工作面俯采期間煤壁的片幫量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，觀測(cè)時(shí)間為一個(gè)月，具體情況如下：
分析可知，3207工作面開(kāi)采時(shí)，煤壁片幫的深度均在0.6m以上，最大達(dá)到1.47m；隨著工作面推進(jìn)速度的減緩，工作面煤壁的片幫量明顯增大，當(dāng)工作面日推進(jìn)度由5.6m減緩至1.6m時(shí)，煤壁的片幫量由0.63m增大至1.47m。
末采前期，工作面普遍存在整體片幫現(xiàn)象，片幫深度平均在1m以上，最大處達(dá)到2.0m以上，片幫產(chǎn)生的較大煤塊造成采煤機(jī)過(guò)煤口及轉(zhuǎn)載機(jī)口發(fā)生堵塞，需人工對(duì)大塊煤進(jìn)行處理，對(duì)工作面高效回采造成了較大影響。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，其嚴(yán)重片幫的主要原因?yàn)?，工作面回采時(shí)，采煤機(jī)上滾筒不割頂煤，煤壁上部留有2.0m左右的頂煤，當(dāng)采煤機(jī)割過(guò)時(shí)，頂煤在自重作用下沿裂隙面滑落，或者在移架過(guò)程中受伸縮梁的擾動(dòng)而發(fā)生垮落。
采取措施：回采期間，當(dāng)工作面在斷層及來(lái)壓期間，煤壁發(fā)生嚴(yán)重片幫時(shí)，采取了局部注漿、超前拉架、降低采高等措施。
（2）設(shè)備穩(wěn)定性
3207大采高工作面設(shè)備可靠性觀測(cè)于5月13日開(kāi)始，統(tǒng)計(jì)時(shí)間為23天。生產(chǎn)中影響開(kāi)機(jī)率的主要原因是：外部運(yùn)輸系統(tǒng)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及順槽皮帶故障較多。
其中刮板輸送機(jī)與推移桿十字連接頭損壞率較高，主要原因：機(jī)道煤壁側(cè)片幫大塊煤較多，推溜阻力大；工作面底板為松軟泥巖，刮板輸送機(jī)推移不平直，易造成溜槽間相互之間的擠壓；連接頭強(qiáng)度較小。
二、某礦3301工作面松軟煤層大采高開(kāi)采
1.工作面概況
某礦3301大采高工作面傾斜長(zhǎng)220m，走向長(zhǎng)1024m，煤層厚4.2~6.2m，煤層硬度系數(shù)為0.4~1.32，傾角平均8°。直接頂以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，厚度5.85m，單軸抗壓強(qiáng)度26.4~35.2MPa；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度1.03m，單軸抗壓強(qiáng)度41.3MPa。工作面采用ZY12000/28/62D兩柱掩護(hù)式支架，支護(hù)強(qiáng)度1.36~1.4MPa。
2.工作面回采設(shè)備
工作面回采設(shè)備配套如下：
3.工作面回采期間出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施
工作面支架采用了伸縮梁和二級(jí)護(hù)幫板設(shè)計(jì)，開(kāi)采過(guò)程中超前采煤機(jī)滾筒3架收護(hù)幫板，前滾筒割頂煤，后滾筒裝底煤，割后及時(shí)伸出伸縮梁，回采期間工作面推進(jìn)度多數(shù)在10刀左右。工作面實(shí)際回采過(guò)程中采高控制在5.8m～5.9m。回采期間工作面煤壁片幫大部分控制在300~500mm，局部受來(lái)壓等影響達(dá)到1000mm，工作面順利實(shí)現(xiàn)了回采。
三、某礦8101工作面7.0m大采高
1.工作面概況
7.0m大采高工作面在某礦新井71采區(qū)8101工作面實(shí)施。工作面地面標(biāo)高+903~+905m，井下標(biāo)高+500~+530m，埋深350~450m。煤層傾角5~10o，煤厚5.8~7.5m，平均煤厚6.75m，全煤含夾矸5層，煤層普氏系數(shù)平均1.4，裂隙較發(fā)育。工作面直接頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖，平均厚度2.2m，基本頂為砂巖，局部為砂質(zhì)泥巖。工作面斜長(zhǎng)270m，走向長(zhǎng)度960m，可采長(zhǎng)度546m，可采儲(chǔ)量116萬(wàn)t，工作面相對(duì)瓦斯涌出量2.1m3/t。
2.工作面回采設(shè)備
工作面設(shè)備配套情況如下表所示：
3.工作面回采期間出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施
觀測(cè)從9月7日開(kāi)始，截止10月28日連續(xù)推進(jìn)126米，日平均推進(jìn)6刀，其中單班最高推進(jìn)度為4刀，單日最高推進(jìn)度為8刀。工作面回采初期，割煤高度多控制在5.0m左右，當(dāng)工作面正常推進(jìn)時(shí)，煤壁割煤高度增至6.5m左右，最大割煤高度達(dá)到7.0m?；夭沙跗?，工作面礦壓顯現(xiàn)較緩和，煤壁僅局部出現(xiàn)片幫，片幫現(xiàn)象并不明顯。
3.1.設(shè)備故障
工作面回采過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題主要為綜采設(shè)備故障，如下：
（1）刮板輸送機(jī)液力耦合器故障較多
由于工作面刮板輸送機(jī)功率較大，為了保證刮板輸送機(jī)的正常啟動(dòng)，采用了軟啟動(dòng)裝置—液力耦合器。液力耦合器對(duì)水質(zhì)的要求較高，為了保證其正常使用，從地面專門制作了純凈水管路一條，直通工作面。工作面推進(jìn)過(guò)程中液力耦合器經(jīng)常出故障，常發(fā)生刮板輸送機(jī)電機(jī)不能啟動(dòng)的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)分析其主要原因如下：
1）管路連接問(wèn)題
純凈水管路間采用螺栓加橡膠墊的方式連接，連接時(shí)容易出現(xiàn)各螺栓受力不均的情況，當(dāng)管路壓力較大時(shí)管內(nèi)的純凈水容易將橡膠墊沖壞，造成到達(dá)工作面的水壓降低。液力耦合器具有自我保護(hù)裝置，在閥門的前方有壓力傳感器，當(dāng)檢測(cè)到水壓低于2MPa時(shí)，液力耦合器變自動(dòng)閉鎖，造成刮板輸送機(jī)電機(jī)不啟動(dòng)。
2）純凈水管路缺少專門過(guò)濾裝置
工作面順槽內(nèi)的純凈水管路沒(méi)有專門的過(guò)濾裝置，由于采用鐵質(zhì)管路造成到達(dá)工作面的純凈水含有鐵銹等雜質(zhì)。液力耦合器的沖液閥經(jīng)常被堵塞，沖液閥不能正常復(fù)位，造成耦合器的壓力探頭監(jiān)測(cè)到的水壓下降，最終導(dǎo)致刮板輸送機(jī)電機(jī)不能正常啟動(dòng)。
（2）刮板輸送機(jī)減速器漏液
刮板輸送機(jī)減速器的密封存在問(wèn)題，經(jīng)常發(fā)生漏液現(xiàn)象，由于減速器內(nèi)的潤(rùn)滑液不足造成了減速器的損壞。
（3）采煤機(jī)故障
采煤機(jī)組出現(xiàn)了滑靴損壞及機(jī)組漏油的現(xiàn)象。
（4）膠帶輸送機(jī)輸送能力小，常出現(xiàn)溢煤現(xiàn)象
順槽膠帶輸送機(jī)輸送能力為2300t/h，皮帶帶速較低只有3.15m/s。工作面采煤機(jī)的割煤能力為4200 t/h，刮板輸送機(jī)的能力為3600 t/h，轉(zhuǎn)載機(jī)的能力為4000 t/h，破碎機(jī)能力為4500 t/h，可見(jiàn)工作面設(shè)備的能力遠(yuǎn)高于順槽皮帶的運(yùn)輸能力。當(dāng)工作面在采煤機(jī)割煤時(shí)發(fā)生片幫等情況時(shí)，工作面的瞬時(shí)出煤量較大，常造成順槽皮帶的溢煤，需人工進(jìn)行清理溢煤，當(dāng)溢煤量大時(shí)工作面停機(jī)。
（5）轉(zhuǎn)載機(jī)單鏈斷裂
轉(zhuǎn)載機(jī)帶入錨桿，造成轉(zhuǎn)載機(jī)單鏈斷裂。
3.2.回采工藝問(wèn)題
（1）移架速度較
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，工作面回采期間采煤機(jī)正常割煤速度為3.0m/min，連續(xù)移架時(shí)間為65s/架（支架中心距為2.05m），折算成移架速度為1.89m/min。工作面單架降架、移架、升架的總時(shí)間為28s/架，打護(hù)幫板時(shí)間為28.5s/架，支架工在架間移動(dòng)的時(shí)間為12.5s/架?？梢?jiàn)支架工在移架過(guò)程中耗費(fèi)在打護(hù)幫板的時(shí)間較長(zhǎng)，工作面經(jīng)常出現(xiàn)移架滯后采煤機(jī)10架以上的情況，因此建議增加支架工數(shù)量，提高移架速度，防止移架較慢造成的片幫冒頂現(xiàn)象。
（2）工作面端頭支架過(guò)渡區(qū)易出現(xiàn)大塊矸石
工作面平均采高為6.3m，最大采高達(dá)到7.0m，兩順槽高度4.5m沿底板掘進(jìn)，工作面采用緩慢過(guò)渡的方式。
由于煤質(zhì)較軟致使端頭過(guò)渡區(qū)頂煤發(fā)生冒落，過(guò)渡支架上方不接頂，支架初撐力不足，進(jìn)而造成過(guò)渡區(qū)域頂板破碎。移架時(shí)經(jīng)常有大塊矸石掉落，嚴(yán)重影響工作面推進(jìn)速度，如9.23號(hào)僅處理大塊矸石花費(fèi)4小時(shí)，因此建議在端頭對(duì)煤體進(jìn)行化學(xué)加固或在過(guò)渡區(qū)域采取大側(cè)護(hù)板直接過(guò)渡的方式。
（3）端頭割煤速度較慢
采煤機(jī)割端頭6m煤壁所需時(shí)間約需15分鐘，折合割煤速度為0.4m/min，速度較慢，其原因如下：工作面順槽采用錨桿錨索支護(hù)，當(dāng)采煤機(jī)割透煤壁時(shí)會(huì)將錨桿割出，為了避免割出的錨桿損壞破碎機(jī)，需停采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)，然后人員進(jìn)入工作面將割下的錨桿取出。由于無(wú)法一次將割下的錨桿找全，工作面要停3~5次才能將錨桿全部取出，致使端頭割煤速度較慢。
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