苏玉明

摘 要：沈阳煤业（集团）有限责任公司的12#煤层为主采煤层，平均厚度在5.5米左右，在以前的开采中也有采用过大采高支架，但是由于种种原因，没有成功。从2008年开始，在红菱煤矿西二区1201工作面进行了大采高综采面的开采工作，这在红菱矿的历史上是第一次。通过优化工作面设计、优化综采设备选型、优化劳动组织，基本实现了一次采全高，达到“一井一面”的目的，产生了巨大的经济效益。

关键词：大采高；综采面；研究；应用；效益

1 矿井概况

沈阳煤业集团红菱煤矿有限责任公司，矿井位于沈阳市苏家屯区红菱堡镇。地理座标：东经123°18′ 26 ″；北纬41°33′ 08 ″，北距沈阳32公里；西距辽阳30公里。沈大高速公路从井田东北部穿过，铁路专用线约6.4公里在林盛堡站与长大铁路接轨，交通四通八达，十分便利。

井田走向长11.2公里，倾斜宽1.5公里，井田面积18.662平方公里。

2 工作面概况

2.1 位置概况

西二区1201工作面位于西二区上部，1201工作面开切眼以北，设计采止线以南，采场上部为未开采区。1201工作面与1202工作面保护煤柱11m，下部为1202工作面采空区。工作面上限标高为-646.694 m，下限标高为-673.384m。工作面开切眼至设计采止线走向长度为600m，倾斜长度（平均）为196m。地表为旱田、高压线。地表标高为+24.8～+26.2m。

2.2 构造情况

1201工作面实见断层三条，F1逆断层，倾向89°，倾角20-42°，落差1.8m；F2正断层，倾向55°，倾角50°，落差0.5m；F3逆断层，倾向338°，倾角40°，落差0.5m。F1断层对回采影响较大，F2、F3断层对回采会造成一定影响，在回采过程中可能还会出现其它一些中小构造。

2.3 煤层情况

该区十二煤为复合煤层，其中12-1煤厚0.9～1.2m，平均厚1.0m；夹矸泥岩厚0.7～1.2m，平均厚0.9m；；12-2煤厚1.2～2.4m，平均厚1.8m；夹矸厚0.4m；12-3煤平均厚0.4m。煤层倾向3?～230°，煤层倾角3?～10?，平均倾角5?。

2.4 煤层顶底板情况

该区十二煤煤层直接顶板为灰黑色海相泥岩，节理发育，厚约10m（直接顶板有1～2m泥岩，层节理发育，易垮落）。煤层直接底板为黑色粉砂岩，含有植物化石，厚1.8m。

2.5 火成岩情况

工作面内有3条火成岩体，均呈岩墙状产出。

（1）号岩体走向120?，岩墙宽1.8～3.0m；

（2）号岩体走向124?，岩墙宽3.4～4.0m；

（3）号岩体走向125?，岩墙宽1.0～1.5m。

3 主要设备选型

3.1 液压支架的选型

根据工作面煤层赋存及顶板情况，煤层最大厚度5.5米，最小厚度3.6米，平均4.5米。故选用支架高度应为3.4-5.5米。12煤顶板为泥岩，节理发育，破碎，压力较大，考虑支架初撑力与顶板压力相适应，支架结构与煤层赋存条件相适应，支撑高度与工作面采高相适应，以及工作面护帮控顶与煤質相适应等多种因素，经过顶板载荷计算，选用ZY8640/25.5/55型掩护式液压支架。

3.2 采煤机的选型

由于是一次性采全高，煤层最厚时有5.6米，所以要求采煤机要有足够大的采高；同时煤层中有夹矸，又要要求采煤机能适应煤质硬度，经过考察，选用MG500/1130-WD型双滚筒采煤机。

3.3 运输机的选型

由于工作面采高大，出货量大，所以要求运输机要具有足够的运输能力，满足与综采支架、采煤机的配套要求。经过考察，选用SGZ800/1050型运输机。

3.4 对设备选型的综合评定

通过对以上综采设备的技术参数和本矿煤层赋存情况相结合进行综合分析，以上设备能满足生产需要。

4 工作面开采技术

4.1 工作面开采方式

西二区1201工作面开采方式为倾向长壁后退式开采，全部垮落法处理采空区。

4.2 工作面劳动组织及割煤、移架操作技术

（1）根据我矿现状，确定工作面采用“双九一六”作业制，即两班采煤，一班检修，受主提系统的限制，每小班割煤两刀，进度1.6米，圆班割煤四刀。

（2）工作面采煤机采用中部斜切进刀割三角刀方式，双向割煤。割煤时能过控制采高最高不超过5.3米， 最低不低于3.5米，以保证支架有效支护顶板，保证有足够的行人空间及过机高度。根据胶带运输机的最小运输能力，通过控制采煤机的牵引速度，防止因落煤能力过大造成压溜、涌煤等事故的发生。

（3）采煤过程中要保持采煤机滚筒位置的相对稳定，保证割出的顶底板平整，保证工作面支架的架型，运输机的平稳。割煤、推溜、移架要做到三直，即煤壁直、刮板运输机直、支架直。

（4）工作面支架采用本架控制。工作面支架共两级护帮装置，护帮高度可达到2.1米。

（5）工作面移架为分段追机作业，移架滞后采煤机后滚筒不少于4个支架，严禁同时将两个支架降架。在开采过程中要及时调整工作面的采向，防止刮板运输机和支架出上窜下滑现象。移架过程中要合理使用好支架的侧护板装置对支架进行及时的调斜，防止出现倒架、挤加、咬架现象。

（6）坚持正规的操作，移架前要拉线，确保支架的初撑力、间隙符合规程要求，两架间的侧护板错茬不在于侧护板高度的2/3，防止出现压架、咬架、挤架现象。

4.3 工作面过地质构造带技术

4.3.1 工作面过断层技术

从地质说明书中获取资料知道，本工作面最大落差的断层为1.8米，由于工作面的采高较大，所以此断层对工作面回采基本没有较大影响。但是在过断层期间，顶板破碎，煤帮容易片帮，我们采打贴帮柱的作法，即对煤帮进行了维护，也对顶板起到了良好的作用。在过较大断层的时候，如过正断层时，我们采取抓住断层下盘顶板，破上盘顶板使破完后的顶板与下盘顶板一齐，保证顶板的平整；在保证顶板完整的同时破少量的下盘底板或不破直接留底煤，只要采煤机能完整通过就可以了，以保证采煤机轨道即刮板运输机的平稳过渡及架型。过逆断层时，我们采取抓住断层上盘顶板，破下盘顶板使破完后的顶板与上盘顶板一齐，保证顶板的平整；同时破少量的上盘底板或不破直接留底煤，保证刮板运输机的平稳及支架的架型。

当断层与工作面煤壁夹角较小时，根据断层的产状，我们在保证运输机及支架不上窜下滑的前提下，提前对工作面进行调采，调整工作面的采向，使工作面与断层的夹角增大，减少断层在工作面一次的暴露距离，保证工作面平稳逐段的通过断层。

4.3.2 工作面过火成岩技术

工作面内有3条火成岩体，均呈岩墙状产出。

（1）号岩体走向120?，岩墙宽1.8～3.0m；

（2）号岩体走向124?，岩墙宽3.4～4.0m；

（3）号岩体走向125?，岩墙宽1.0～1.5m。

工作面过火成岩我们采用爆破落岩，采煤机装岩方式强行通过。具体措施如下：

（1）根据工作面地质预报书，提前将要过岩石段的支架高度即采高降下来，保证采煤机机身能顺利通过就行，但要保证和正常段的坡度差控制在运输机水平弯曲角度（3°）的允许范围内，底板的坡度要缓慢平稳过渡，沿工作面推进方向的坡度要控制在7°以下，即工作面支架可最大倾斜角度。

（2）对岩石段采用超前打眼爆破的方法，使岩石段超前不落后，保证“三直”。打眼、爆破一遍岩石眼（1.6m）即割煤两个循环。根据岩石最小抵抗线确定眼距为0.3m，一次爆破两个支架（3.5m），在爆破时要用废旧的皮带配合矿制的大拌子，大拌子设在采空区侧，来保护好工作面的支架立住、操作手柄、管线等其它设备，确保爆破时不受损坏。

5 工作面设备管理及小改小革

5.1 综采工作面设备管理

综采工作面机电设备不运转，人有再大的本事也达不到高产高效，只有马达一开才能乌金万两。综采小修班每天都要进行备件清点工作，时刻满足5%的备件。综采机械电气设备下井之前就要检查、检修、试运转，我们综采队出专人对采煤机、运输机、转载机、液压支架及串车都要进行认真细致的检查，大到采煤机，小到串车变压器上的低馈头，我们都指派专人跟踪到底，确保所有的机械设备到工作地点就能正常使用。我们把各种机械、电气设备的原理图纸、零配件图纸都进行了复印，分发到专人手中，利用班前时间进行统一的理论培训，结合实际生产情况，分包到人头，责任明确落到实处。明天需要检修的活今天就要做出计划，再根据当天生产班反映上来的实际生产情况，重点展开工作，在具体检修工作中，小到一颗螺丝钉扭没有扭紧都有专人负责，从而为生产提供了良好的硬件条件，确保了机械设备的开机率。平均每天20個生产小时，就能有16.5个小时是在进行生产，开机率达到了82.5%，为确保实现“百万吨”目标创造了有利的环境。

5.2 综采工作面小改小革

1201工作面认真作好机电检修工作，对设备运转进行分析，对影响生产的地方进行改进，大的增加了设备的生产能力。例如工作面在开始回采时，运输机机头电机、机尾电机串入同一台移动变压器中，运输机重载起动时，移动变压器电压由6300V降到5000V，电流达到270A，运输机重载起动困难，容易压住运输机，后经改造，将运输机机头电机接到1250KW移动变压器，将机尾电机接到800KW移动变压器，这样在运输机重载起动时，移动变压器电压由6300V降到6000V，电流达到200A，运输机重载起动容易，运输机压住现象减少，同时在两台移动变压器上加互锁装置，实现机头电机停电，机尾也停电；机尾电机停电，机头电机停电。大大提高了机电设备的可靠性。

6 综采工作面瓦斯治理

由于本矿是煤与瓦斯突出矿井，在1201工作面的生产中，又是高瓦斯区域，工作面瓦斯大，我们采取了打释放孔措施，进行瓦斯排放，深度为9米，间距为1米时，不能满足生产需要，就将间距缩小至0.75 米，还是不能满足，再缩小到0.5米，至此达到了释放煤体瓦斯的要求。另外我们还充分利用现有的科学技术手段，利用瓦斯比重小，轻的特点，建立了两套抽放系统，抽排工作面上隅角的瓦斯。在上顺槽每隔20米打一个钻窝，然后利用钻机向工作面上隅角空区高点（冒落带范围内）方向施工钻孔对上隅角空区的瓦斯进行抽放。我们利用上顺槽中部的抽放巷施工垂直于工作面的高位千米钻孔直接打在老顶内，等初次来压老顶冒落后，抽排瓦斯，使工作面的瓦斯不超限，满足了安全生产条件。利用抽放平巷对综采工作面进行尾抽为综采工作面的高产高效，提供了有利的技术保障。

7 综采工作面防尘措施

因为工作面的采高大，所以煤尘管理也是一项非常重要的工作，我们除了通过采煤机的内、外喷雾及每个支架的喷雾进行外部除尘外，还对煤体进行了注水消尘工作，我们在煤壁的软分层中，每隔6m打一个φ42mm眼深6米的钻孔，使用专用的注水封孔器，将喷雾泵调整好压力来进行注水降尘工作。通过检验，由原来的70mg/m3降到了30 mg/m3，有效的防止了煤肺病的发生，降低了得职业病的概率，取得了良好的除尘效果。

8 综采工作面开采效果

工作面的初次来压及周期来硬度

1201大采高工作面开采以来，认真分析大采高工作面的开采技术，总结经验，工作面经过了初次来压、周期压；处理过片帮、漏顶事故，基本上取得了大采高工作面的成功开采。

初次来压：工作面运输顺槽推进18米，回风顺槽推进22米，工作面35号支架到60号支架、75号支架到112号支架顶板抻开，工作面初次来压。初次来压距离平均为20米左右。

周期来压：工作面运输顺槽推进39米，回风顺槽推进43.5米，工作面平均推进41.25米，工作面81号支架到89号支架顶板抻开，13号支架到30号支架、81号支架到98号支架片帮严重，工作面周期来压。周期来压步距为21米左右。

处理片帮、漏顶事故：1201工作面运输顺槽推进140.4米，回风顺槽推进138米，由于老顶来压，工作面20号支架到53号支架、漏顶事故，在矿领导的跟班组织下，经过综采队的努力奋斗，3月6日工作面正常回采，通过这次事故，我们总结出人工开帮，及时刹顶打贴帮柱，能够很好的防止片帮，冒顶事故，3月9日工作面 66号支架到73号支架发生漏顶事故，采用这种方法，很好的解决了片帮引起的漏顶事故，保证了生产的正常进行。

9 大采高工作面开采过程中存在的优缺点

9.1 优点

（1）液压支架的推拉缸采用倒置式，布置合理，生产以来至今没有损坏现象发生。

（2）液压支架进回液管路布置在四连杆上，拆装方便。

（3）液压支架大柱不用拨加长段，减少工作环节。

（4）产量大，工作面连续作业时间长，实现高产高效，提升矿井的安全水平。

9.2 不足

（1）采煤机割煤高度只有4.4米，在煤厚的情况下留底煤较多，浪费资源；在有顶煤的时候挑顶困难，顶板上粘接的煤靠自然垮落来管理，有时会留顶煤，对顶板管理及防火存在隐患问题。

（2）护帮板宽度较小，没有侧护装置，当煤壁松软时，护帮板间容易漏货，从面使悬顶面积加大，增加顶板管理的难度。

（3）当煤壁片帮货多时，运输机重载起动能力不足。