高分段采矿法的回采工艺与配套设备及其应用

关键词：高分段 采矿法 回采工艺 配套设备 应用 
前言
高分段采矿法一般采用的是走向长壁、综合机械化低位放顶煤一次采全高采煤法，顶板处理方法为全部垮落法，这些应用对提高煤矿的开采效率具有非常重要的意义。

一、高分段采矿法概述
（一）高分段采矿法的巷道布置
采用走向长壁“一进二回”的布置方式。运输顺槽、回风顺槽沿煤层底板布置，瓦斯排放巷与回风顺槽内错一定的距离后沿煤层顶板布置。三条回采巷道均采用锚网喷浆支护。相应的运输顺槽为机轨合一巷道，净断面积要到达相关的指标要求，是工作面的进风巷，其中安装一条皮带，一台转载机，另铺设一趟轨道放置设备列车；回风顺槽为工作面回风巷，其中铺设轨道用于向工作面运料；瓦斯排放巷主要用于排放工作面高顶瓦斯、解决上隅角瓦斯超限之用。
（二）高分段采矿法的顶板管理
1、工作面顶板管理
工作面一般选用ZF4800-17/28型放顶煤支撑掩护式液压支架支护顶板，顶板管理法采用全部垮落法，最大控顶距4390m，最小控顶距3890m。护顶方式为及时护顶，支架顶梁前端伸缩梁、护帮板紧贴煤壁。
2、工作面上、下出口顶板管理
工作面下出口使用一组ZT14400-20/31型端头支架支护，上出口使用2付过渡支架支护。上出口靠回风顺槽上帮根据过渡支架与回风顺槽上邦间的间隙。两道安全出口人行道宽度均不得小于0.7m，高度不小于1.8m，并无管线、杂物等堵塞，保证通风、行人、运输畅通。工作面过渡支架与基本支架的放顶线要保持在同一直线上，不得滞后。另外，当工作面架间隙超过300mm时，必须使用单体柱配以木板梁进行 “一梁两柱”迈步抬棚支护，必要时加铺金属网棚严，谨防掉煤（矸）伤人。并利用侧护板、千斤顶或单体支柱调整，使架间隙均匀一致。
3、两巷超前支护
回风、运输顺槽超前工作面开采线20m范围内采用双排2.8m长的单体液压支柱配合绞接顶梁组成的一梁一柱走向抬棚进行超前支护。每排距巷帮1000mm，柱距800mm。运输顺槽下帮单体支柱距巷帮200mm，下帮10—20m范围内由于转载机机头及皮带机尾影响，打成单排柱，距煤帮10m范围内打成双排柱。若压力增大时，必须全部打成双排柱。运输、回风顺槽超高段，沿走向采用3.2m长的单体支柱配合绞接顶梁组成的走向抬棚支护，单体支柱下加垫木，必须牢靠、平稳。两道失修地段应提前补打锚杆或打点柱支护。

二、高分段采矿法的回采工艺说明
（一）高分段采矿法的回采工艺流程
高分段采矿法的回采工艺流程一般为：割煤→移架→推前溜→拉后溜→放顶煤。其中高分段采矿法的回采工艺流程图如图1所示。

图1 高分段采矿法的回采工艺流程图
（二）高分段采矿法的回采工艺施工说明
1、落煤
一般采用MG200/500-QWD电牵引双滚筒采煤机落煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤。
2、割煤方式
一般采用单向割煤，往返一次割一刀的割煤方式。其中进刀方式为斜切式进刀。进刀过程如下：采煤机开始斜切进刀割煤；采煤机割止工作面下端头时，采煤机完成斜切进刀；调转采煤机牵引方向，调换滚筒位置，左滚筒降下，右滚筒升起；采煤机向机尾割煤，前溜机头追机推溜至斜切进刀位置；采煤机割止工作面上端头时，煤帮割直后，将两滚筒降至装底煤位置，采煤机下行至起始位置斜切进刀，推移前溜机尾段。 
3、装煤
后滚筒割底煤的同时将前滚筒割落的顶煤装入前溜，煤机空刀返回扫底时前后滚筒将移架时的落煤装入前溜。
4、运煤
煤机割落的煤经前溜运至运输顺槽转载机，支架尾梁放落的顶煤经后溜运至运输顺槽转载机，经运输顺槽皮带运至东运下山皮带，再由相应的东巷皮带流入主煤仓。
5、移架
工作面采用ZF4800-17/28型低位放顶煤液压自移支架，操作方式为手动本架快速操作，实行追机、顺序移架，及时维护采煤机割煤后暴露出来的顶板，顶煤破碎及煤壁出现片帮情况时应超前移架，即煤机未割之前提前移架，将支架前端紧贴煤壁或伸缩梁、护帮板及时伸出，维护片帮后露出的顶板空间。移架步距为0.5m，要求及时到位。其中移架操作顺序如下：① 被移支架左右相邻支架的推前溜操作手把打到推溜位置；② 将本架的移架操作手把打到拉架的位置；③ 降前后柱（50至100mm），同时收回侧护板；④ 随着支架的前移收回伸缩梁；⑤ 支架移到位后，立即先升起前柱再升起后柱；⑥ 伸出伸缩梁和侧护板护严顶，使各操作手把归零位。

三、高分段采矿法的配套设备的应用分析
1、供电、通讯、照明系统及机电设备配备应用情况
供电、通讯、照明系统要求工作面端头、中部、端尾各安装一台扩音电话，每隔一定的距离安设一个刮板输送机信号装置。运输顺槽皮带机头、转载机机头出各安装一台直通全通全矿的防爆电话。另外，运输顺槽皮带、转载机、前、后溜，运输、回风各绞车均设置声光信号装置。同时工作面运输顺槽、工作面各配备相关的照明设备一台，运输顺槽每隔一定的距离设置一盏防爆照明灯，工作面每隔五付支架安装一盏防爆照明灯。
2、运输系统的应用
__、运煤系统：工作面煤 →前后溜 →转载机（破碎机）→运输顺槽皮带→东运下山皮带→1180东巷皮带→主井煤仓→主井皮带→地面。
第二、运料系统：地面→副井→运输石门→东大巷→东一采区运输下山→运输顺槽→工作面。
3、通风系统的应用
__、通风方式与通风方法，工作面采取“一进二回”的B型通风方式，抽出式通风方法。
第二、工作面供风量及风量分配
(1)工作面供风量计算
综放工作面的供风量应按瓦斯（二氧化碳）涌出量、工作面同时作业人数、工作面气候条件等方面分别进行计算，取其最大值。根据我矿综放面瓦斯涌出规律以及生产管理经验，东115工作面供风量按瓦斯涌出量计算并按风速要求验算即可。
(2)各巷道风量分配
根据《煤矿安全规程》规定，回风顺槽瓦斯浓度不超过1%，排放巷瓦斯浓度不超过2.5%，排放巷与通风联络巷风流汇合处瓦斯浓度稀释到1%以下。根据经验，排放巷与回风顺槽瓦斯排放量为3：1。
(3) 通风设施
a、回风顺槽后段正向调节风门1组2道。
b、3＃联络巷正反向隔绝风门2组4道。
c、4＃联络巷正反向调节风门2组4道。
4、瓦斯抽放系统的应用
__、瓦斯储量的计算
一般高分段采矿法的瓦斯储量计算公式为：Q储=T?A?K。
式中:T——工作面地质储量，万t；  
A——平均吨煤瓦斯含量，m3/t；
K——瓦斯抽排对邻近面的影响系数。
第二、瓦斯抽放方法
瓦斯抽放以本层钻孔抽放为主，巷道抽放为辅，采取采前预抽、边采边抽、封闭后采空区抽放的综合抽放方法。
5、集中监控系统的应用
为了实施监测工作面环境参数（瓦斯、一氧化碳浓度、温度、湿度、风速等），实现超限报警、断电控制、故障闭锁、设备开停、风门开关状态监测、工业电视监视等功能，工作面严格按《煤矿安全规程》规定安设各类传感器并接入矿井综合监控系统。


结语：高分段采矿法的应用使煤矿的开采效率得到了很大程度的提升。同时高分段采矿法在当前很多矿区的应用,工艺技术都已非常成俗，这也促使我国采矿技术水平又迈上了一个新的台阶。