摘要：為實現中厚煤層工作面高產高效，針對涼水井煤層賦存條件，對開采方法、生產系統、勞動組織等情況進行統籌設計。工作面綜采設備選用技術成熟、自動化水平較高、配套合理的產品。工業性試驗表明，各項指標均達到要求，對中厚煤層高產高效工作面的生產實踐具有較大的推廣意義。

　　關鍵詞：高產高效;中厚煤層;開采設計;設備選型

　　1　采煤工藝設計

　　根據 4-2 煤賦存特征及礦井生產能力，工作面設計采用長壁綜合機械化一次采全高采煤工藝。工作面采取自東向西后退式回采方式，工作面傾斜長度為 315.25 m，采高為 3.26 m，每循環進度為 0.865 m。現已揭露的 4-2 煤層含水率為 4.53%，煤層原有自然水分均大于 4%，因此采煤工作面可不采取煤層注水的防塵措施[2]。

　　1.1　循環作業工序

　　工作面采、裝、運、支、處五大工序為采煤機割煤、裝煤、刮板輸送機運煤、掩護式電控液壓支架支護頂板、全部垮落法處理采空區。工序流程如圖 1 所示。

　　1.1.1　采煤機割煤　采煤機采用“右順左逆”、“前頂后底”的滾筒轉向和位置，端部斜切進刀不留三角煤，雙向割煤的方式進行割煤，其中端頭斜切進刀距離 D = 2L采 + L運彎 = 39 m。式中：L采 為采煤機機身長，取 L采 = 9 m;L運彎 為刮板輸送機彎曲段長度，取 L運彎 = 21 m。計算得 D = 39 m。進刀距離取 40 m (約 23 架)。

　　1.1.2　拉移液壓支架　該工作面采用電液控制支架。根據生產條件不同，可采取 4 種移架方式：跟機自動化移架、手動鄰架移架、手動本架移架及成組移架。正常情況下，工作面采用以手動鄰架移架，成組推輸送機和伸縮護幫板為主，手動本架操作為輔的方式拉移支架來完成支架移架工序。采煤機割煤后，滯后采煤機后滾筒 3～5 架 (約 5～9 m) 進行拉移液壓支架，成組伸出支架護幫板，步距為 0.865 m，并超前采煤機前滾筒 3～5 架成組收回支架護幫板。其中伸出及收回護幫板為成組順序式的作業方式，每組 10 架，組間為順序式動作。

　　1.2　工序質量要求

　　生產中每個環節的質量都對高產高效的實現有著直接的影響，確保每道開采工藝的完成并達標十分重要。因此，需要對每道工序進行技術要求標定，如表 1 所列。

　　2　勞動組織

　　工作面采用“三八”制作業，兩班生產，一班檢修，每班作業 8 h。工作面每班由 1 名跟班隊長、1 名班長、1 名驗收員負責組織生產。其中，跟班隊長負責安全工作，班長負責組織生產，驗收員負責標準化驗收工作，并配以相關工種操作人員若干名。工作面作業勞動組織如表 2 所列。

　　3　設備選型及配套

　　3.1　設備配置原則高產高效工作面綜采設備的配置原則如下。 (1) 設備配套生產能力大于工作面設計生產能力。 (2) 設備運輸能力大于設備生產能力。根據設備運輸能力和落裝煤能力依次為帶式運輸機>破碎機>轉載機>刮板輸送機>采煤機。 (3) 外圍環節配套能力大于工作面配套生產能力。 (4) 液壓支架支撐高度和工作阻力必須符合工作面要求，乳化液泵站額定壓力必須滿足液壓支架初撐力，噴霧泵站壓力與流量必須滿足采煤機等冷卻噴霧水用量. (5) 電氣設備必須靈活可靠，滿足各用電設備要求[3]。

　　3.2　液壓支架選型液壓支架的選型主要包括 3 個方面：支架高度、初撐力和工作阻力。 3.2.1　支架高度的確定　液壓支架的高度與開采工作面煤層厚度相適應，同時應考慮最小采高時頂板的預沉量和最大采高時留有適當的余量。根據涼水井礦 4-2 工作面條件，煤層厚度范圍為 2.65～3.65 m，采煤高度為 2.7～3.2 m，確定選用支架高度范圍為 2.0～4.0 m。 3.2.2　初撐力的計算　支架初撐力 P0 一般約為額定工作阻力 PE 的 70%，初撐力取值大可增加頂板穩定性，減少工作面頂板破碎度。根據涼水井煤礦地質條件，工作面上方頂板屬于中等穩定層，選取初撐力為額定阻力的 80% 較為合適。

　　3.3　采煤機選型涼水井礦于 2007 年時選用截割功率為 650 kW，總裝機功率為 1 620 kW 的電牽引采煤機，采高范圍為 2.5～4.5 m，滿負荷運行產量可達 400 萬 t/ a。因涼水井礦煤質較硬，該采煤機在運行時因截割與牽引過載，頻繁保護，截割牽引速度最高只能達到約 8 m/ min，且整機的可靠性難以滿足生產的需要，生產效率受到制約[4]。

　　4　其他配套系統

　　高產高效工作面的實現是一個系統性工程，除采煤工藝、勞動組織和設備合理選型外，還包括綜采設備的自動化升級、主運輸系統、供排水系統、供電系統、通信照明系統、安監系統和人員定位安全管理系統等[6-7]。涼水井煤礦在以上各環節都進行了大量的設計優化及應用研究，引進新設備、新技術及高效的管理機制，確保了涼水井礦高產高效工作面順利達產。

　　5　結語

　　涼水井礦 4-2 煤工作面于 2015 年 1 月開始推進高產高效生產，截止目前，平均日產量為 20 585.6 t，平均月產量為 53.78 萬 t，回采率達 95%，回采工效為 228.8 t/ 工。三機配套合理，配件消耗率維持在較低水平，工作面自動化水平處于國內領先水平。煤礦的高產高效產生良好的經濟效益，對煤炭工業高效、安全和可持續發展具有重大意義。

　　參　考　文　獻

　　[1] 張寶明，陳炎光，徐永圻.中國煤礦高產高效 [M].北京：煤炭工業出版社，2001：545-548.

　　[2]　劉國慶.涼水井煤礦 3-1 煤主運輸系統設計優化與應用研究 [J]. 煤炭科學技術，2015，43(增刊 1)：110-113.

　　《涼水井煤礦高產高效開采設計及設備選型實踐》來源：《礦山機械》，作者：張奇功。