余吾煤业安全质量标准化创新成果汇总
采 掘 篇
单向割煤工艺在高产高效综放工作面的应用
一、前言
目前，潞安集团大部分矿井采用综采放顶煤采煤方法，割煤工艺为端部割三角煤斜切进刀，往返一次割两刀煤，但是机组在机头向机尾割煤过程中，受大炭块影响，受机组涌煤而造成停机时间较多，导致开机率低，因此，余吾煤业公司生产科根据矿井地质条件，革新采煤工艺，采用端尾留三角煤斜切进刀，往返一次割一刀煤，大大提高开机率，缩短循环时间，提高工作面单产水平。
二、单向割煤工艺 1、回采工序
采煤机端尾斜切进刀—→向端头割煤、装煤—→移架—→割煤至端头—→向端尾返空刀—→推前溜—→割端尾三角煤—→放煤—→拉后溜—→推移转载机—→拉前后、溜机头—→下一循环采煤机斜切进刀。
2、循环时间分析及实测
工作面端部斜切进刀，斜切不折返，留三角煤，往返一次割一刀。 T1=L/V1+(L-45)/V2+45/V1
T1-----单向割煤循环时间 L-----工作面长度，取300m V1-----机组割煤速度，取5m/min V2-----机组空载速度，取8m/min 则：T1=300/5+(300-45)/8+45/5=101(分钟)
通过理论计算可以看出，单向割煤每循环只需101分钟。
对S1202工作面进行现场跟班，并对每班每刀割煤用时情况进行总结，每个循环用时最长时间为115分钟，用时最短时间为91分钟，平均用时约100.3分钟。因此，单向割煤极大地提高了割煤效率。
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三、结论
通过对S1202工作面端头向端尾下行扫底煤割煤方式的实践应用，总结出单向割煤具有以下好处及优点。
1）、可以提高开机率。采用单向割煤的割煤工艺，采煤机割煤不受端头、端尾拉架的影响，尤其是不受端尾错刀时顶溜放煤、清煤等工序的影响，采煤机能够实现连续作业，可有效地提高开机率。
2）、安全性好。采用割煤方向为由机尾向机头的单向割煤工艺，采煤机前滚筒破煤后，大块煤块在自身作用下向下滑落，滑落块体直接掉在前滚筒前方或正下方，从而避免了双向割煤时机组下行割煤时大块煤块滑落伤后滚筒司机的事故发生。
3）、有利于工作面顶板、煤墙管理。由于单向割煤有一返空刀扫底煤的工序，所以能够较容易地调整工作面的尺寸，有利于工作面的“三直一平”，从而有利于工作面顶板、煤墙的管理。
4）、减少小部件维修工作量，效益高。采用割煤方向为由机尾向机头的单向割煤工艺，单向割煤时，前部输送机受向下的力，并且顶溜工序方向始终是由机尾向机头方向，这样能够有效地控制前部输送机的上窜下滑，支架位臵较正，推拉构件位臵正，减少其损坏量，从而降低了事故率，减少了维修工作量和费用，效益好。
5）、便于生产管理。单向割煤各工序层次分明，衔接紧密，工作人员忙而不乱，有条不紊，提高了各工序的工作质量，减少了窝工现象，有利于生产管理。
6）、工作面各段的作业环境得到改善。单向割煤时工作面各段的作业地点大多在机组前方进行，现场作业环境好，有利于工程质量的精细化。
四、经济效益分析
余吾煤业S1202工作面试验单向割煤后，由每天5个正规循环提高到9个正规循环，由日产量1.3万吨，提高至平均日产2.3万吨，最高日产2.5万吨，单产单效明显提高。
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松软厚煤层长壁综放工作面变采高可行性研究
——N2202工作面实行3.5m采高
一、项目简介
N2202工作面切眼倾斜长310.1m，煤层平均煤厚6.15m，容重1.39t/m3。煤层倾角-3o～9o，平均3°，煤层局部含0～1.5m泥岩夹矸。现在工作面采高3.2±0.1m，循环进度0.8m，顶煤平均厚度2.95m，割煤回收率为98%，放煤回收率为85%，一采一放为一个循环。工作面的采放比为1：0.92；工作面采用“两进两回”的通风系统，相对瓦斯涌出量为3.23m3/t，按照日产量7000t、每天工作20小时计算，对应绝对瓦斯涌出量为18.8m3/ min；工作面排头、尾支架选用ZFG7200/20/36型支架（排头3组，排尾3组），中间架选用ZF7000/19.5/38型支架（共194组）；最大控顶距为5962mm，最小控顶距为5162mm。工作面回采工序为：采煤机斜切进刀—→割煤、装煤—→移架—→推前溜—→放煤—→拉后溜—→推里转载机—→拉前后、溜机头—→下一循环采煤机斜切进刀，现定一个原班生产3刀煤，日产量7000t；日出勤人数176人，直接工效39.8t/工。
放顶煤开采的最大弊端体现于煤炭资源回采率较低以及操作工序的繁琐。为了紧跟当前高产高效的思路，提高N2202工作面日产量及工效，拟将工作面采高由3.2m提高到3.5m。
二、可行性方案
以下从3个方面来论述采高由3.2m提高到3.5m时工作面能够安全高效生产的可取性。
2.1破、运煤运输系统配套
目前N2202工作面所选用的采煤机型号为MGTY400/930-3.3D，滚筒直径为1.8m，装机功率为930kw；前、后运输机型号为SGZ-960/1400，电机功率为2×700kw，链速为1.21m/s，运输能力为1800t/h。
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当采高取3.5m，采煤机V=3m /min时其破煤能力为3×0.8×3.5×1.39×60 =700.56t/h ，放煤量为3×0.8×（6.15-3.5）×1.39×60=530.42 t/h，由于700.56 t/h +530.42 t/h <1800 t/h，故可以认为破、运煤系统相互配套，且每秒钟采煤机破煤体积为0.14立方米，在运输机链速为1.21 m/s时不会发生溢煤现象。
当采高取3.5m，采煤机V=3.5m /min时其破煤能力为3.5×0.8×3.5×1.39×60 =817.32t/h ，放煤量为3.5×0.8×（6.15-3.5）×1.39×60=618.83 t/h，由于817.32 t/h +618.83 t/h <1800 t/h，故可以认为破、运煤系统相互配套，且每秒钟采煤机破煤体积为0.16立方米，在运输机链速为1.21 m/s时不会发生溢煤现象。
当采高取3.5m，采煤机V=4m /min时其破煤能力为4×0.8×3.5×1.39×60 =934.08t/h ，放煤量为4×0.8×（6.15-3.5）×1.39×60=707.23 t/h，由于934.08 t/h >900 t/h，故可认为破、运煤系统相互不配套。
由以上分析可知，工作面采高取到3.5m时，把握好采煤机割煤速度，时完全可以与运输机相互配套的。并且采煤机割煤速度应取3-3.5m /min为宜。
2.2 工作面顶板及煤壁控制
工作面排头、尾支架选用ZFG7200/20/36型支架（排头3组，排尾3组），中间架选用ZF7000/19.5/38型支架（共194组），通过对支架选型进行验算后，可知当采高为3.2m时选取ZF7000/19.5/38型支架能够满足工作面顶板支护和安全的要求。
当采高由3.2m调至3.5m时，按支架承受的顶板载荷与煤层厚度近似直线关系增长观点估算，采场最大压强为：
P＝9.8Nhγ/1000
其中：P——采场压强KN/m2
N——取8（按要求，支架载荷取8倍采高岩重进行计算） h ——煤层的采高，取3.5m
γ——顶板岩石的平均密度，取2500kg/m3
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故，P＝9.8×8×3.5×2500/1000＝686 KN/m2 对支架工作阻力及支架初撑力分别进行验证： 支架工作阻力校验:
7000KN>686 KN/m2×7.6m2＝5213.6KN 故支架工作阻力符合要求 支架初撑力校验:
5707KN>686KN/m2×7.6 m2＝5213.6KN 故支架初撑力符合要求 支护强度：0.89-0.92MPa >0.686MPa 符合要求 因此，N2202工作面采高为3.5m时，工作面选取ZF7000/19.5/38型支架能满足工作面顶板支护和安全的要求。
随着割煤高度的增加，增加了煤壁无水平约束空间，加剧了煤壁的变形和破坏，从而导致煤壁片帮而煤壁片帮，加大了支架与煤壁间的无支护面积，使工作面顶煤的变形加剧，进而诱发架前冒顶，同时，冒顶又促进了片帮，形成恶性循环。根据煤炭科学研究总院夏永学工程师对我矿大采高综放工作面煤壁稳定性实测，得出割煤高度与煤壁片帮和端面冒顶之间的关系及片帮深度和冒顶高度及其二者所对应的支架架数都随割煤高度的增加而增加，但片帮受割煤高度的影响更明显，表现在片帮深度和片帮所对应的支架数都增长的更快。现场观测还发现，割煤高度在3.5m左右时，片帮和冒顶现象时常发生，但不影响工作面正常生产，当割煤高度大于4.0m后，片帮程度明显加大，且经常发生局部冒顶事故，煤壁稳定性维护难度很大，同时，冒顶绝大部分发生在工作面煤壁片帮最严重的中下部段，而且通常是由于严重片帮导致的。因此可认为N2202采高为3.5m是合理的，加之沿工作面推进方向一直处于缓斜向下，煤壁与底板成钝角，从力学角度分析可知该状态有利于煤壁保持自然状态，从而避免了片帮及冒顶现象的发生。
2.3端头尾顶板控制
端头尾三角区域是综采工作面顶板控制的重中之重。为了防止因排头(尾)架与正规架间漏矸影响移架及采空区顶板垮落影响作业，N2202工作面现采取沿排头架和正规架平行工作面铺设双层经纬网（规格为8×1m）的办法来
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