摘要：为实现中厚煤层工作面高产高效，针对凉水井煤层赋存条件，对开采方法、生产系统、劳动组织等情况进行统筹设计。工作面综采设备选用技术成熟、自动化水平较高、配套合理的产品。工业性试验表明，各项指标均达到要求，对中厚煤层高产高效工作面的生产实践具有较大的推广意义。
关键词：高产高效;中厚煤层;开采设计;设备选型
1 采煤工艺设计
根据 4-2 煤赋存特征及矿井生产能力，工作面设计采用长壁综合机械化一次采全高采煤工艺。工作面采取自东向西后退式回采方式，工作面倾斜长度为 315.25 m，采高为 3.26 m，每循环进度为 0.865 m。现已揭露的 4-2 煤层含水率为 4.53%，煤层原有自然水分均大于 4%，因此采煤工作面可不采取煤层注水的防尘措施[2]。
1.1 循环作业工序
工作面采、装、运、支、处五大工序为采煤机割煤、装煤、刮板输送机运煤、掩护式电控液压支架支护顶板、全部垮落法处理采空区。工序流程如图 1 所示。
1.1.1 采煤机割煤 采煤机采用“右顺左逆”、“前顶后底”的滚筒转向和位置，端部斜切进刀不留三角煤，双向割煤的方式进行割煤，其中端头斜切进刀距离 D = 2L采 + L运弯 = 39 m。式中：L采 为采煤机机身长，取 L采 = 9 m;L运弯 为刮板输送机弯曲段长度，取 L运弯 = 21 m。计算得 D = 39 m。进刀距离取 40 m (约 23 架)。
1.1.2 拉移液压支架 该工作面采用电液控制支架。根据生产条件不同，可采取 4 种移架方式：跟机自动化移架、手动邻架移架、手动本架移架及成组移架。正常情况下，工作面采用以手动邻架移架，成组推输送机和伸缩护帮板为主，手动本架操作为辅的方式拉移支架来完成支架移架工序。采煤机割煤后，滞后采煤机后滚筒 3～5 架 (约 5～9 m) 进行拉移液压支架，成组伸出支架护帮板，步距为 0.865 m，并超前采煤机前滚筒 3～5 架成组收回支架护帮板。其中伸出及收回护帮板为成组顺序式的作业方式，每组 10 架，组间为顺序式动作。
1.2 工序质量要求
生产中每个环节的质量都对高产高效的实现有着直接的影响，确保每道开采工艺的完成并达标十分重要。因此，需要对每道工序进行技术要求标定，如表 1 所列。
2 劳动组织
工作面采用“三八”制作业，两班生产，一班检修，每班作业 8 h。工作面每班由 1 名跟班队长、1 名班长、1 名验收员负责组织生产。其中，跟班队长负责安全工作，班长负责组织生产，验收员负责标准化验收工作，并配以相关工种操作人员若干名。工作面作业劳动组织如表 2 所列。
3 设备选型及配套
3.1 设备配置原则高产高效工作面综采设备的配置原则如下。 (1) 设备配套生产能力大于工作面设计生产能力。 (2) 设备运输能力大于设备生产能力。根据设备运输能力和落装煤能力依次为带式运输机>破碎机>转载机>刮板输送机>采煤机。 (3) 外围环节配套能力大于工作面配套生产能力。 (4) 液压支架支撑高度和工作阻力必须符合工作面要求，乳化液泵站额定压力必须满足液压支架初撑力，喷雾泵站压力与流量必须满足采煤机等冷却喷雾水用量. (5) 电气设备必须灵活可靠，满足各用电设备要求[3]。
3.2 液压支架选型液压支架的选型主要包括 3 个方面：支架高度、初撑力和工作阻力。 3.2.1 支架高度的确定 液压支架的高度与开采工作面煤层厚度相适应，同时应考虑最小采高时顶板的预沉量和最大采高时留有适当的余量。根据凉水井矿 4-2 工作面条件，煤层厚度范围为 2.65～3.65 m，采煤高度为 2.7～3.2 m，确定选用支架高度范围为 2.0～4.0 m。 3.2.2 初撑力的计算 支架初撑力 P0 一般约为额定工作阻力 PE 的 70%，初撑力取值大可增加顶板稳定性，减少工作面顶板破碎度。根据凉水井煤矿地质条件，工作面上方顶板属于中等稳定层，选取初撑力为额定阻力的 80% 较为合适。
3.3 采煤机选型凉水井矿于 2007 年时选用截割功率为 650 kW，总装机功率为 1 620 kW 的电牵引采煤机，采高范围为 2.5～4.5 m，满负荷运行产量可达 400 万 t/ a。因凉水井矿煤质较硬，该采煤机在运行时因截割与牵引过载，频繁保护，截割牵引速度最高只能达到约 8 m/ min，且整机的可靠性难以满足生产的需要，生产效率受到制约[4]。
4 其他配套系统
高产高效工作面的实现是一个系统性工程，除采煤工艺、劳动组织和设备合理选型外，还包括综采设备的自动化升级、主运输系统、供排水系统、供电系统、通信照明系统、安监系统和人员定位安全管理系统等[6-7]。凉水井煤矿在以上各环节都进行了大量的设计优化及应用研究，引进新设备、新技术及高效的管理机制，确保了凉水井矿高产高效工作面顺利达产。
5 结语
凉水井矿 4-2 煤工作面于 2015 年 1 月开始推进高产高效生产，截止目前，平均日产量为 20 585.6 t，平均月产量为 53.78 万 t，回采率达 95%，回采工效为 228.8 t/ 工。三机配套合理，配件消耗率维持在较低水平，工作面自动化水平处于国内领先水平。煤矿的高产高效产生良好的经济效益，对煤炭工业高效、安全和可持续发展具有重大意义。
参 考 文 献
[1] 张宝明，陈炎光，徐永圻.中国煤矿高产高效 [M].北京：煤炭工业出版社，2001：545-548.
[2] 刘国庆.凉水井煤矿 3-1 煤主运输系统设计优化与应用研究 [J]. 煤炭科学技术，2015，43(增刊 1)：110-113.
《凉水井煤矿高产高效开采设计及设备选型实践》来源：《矿山机械》，作者：张奇功。
