急倾斜综采工作面煤矸飞蹿事故预防

2012-10-26李毅

中国科技信息 2012年8期

关键词：侧向倾角液压

李毅

重庆大学，重庆 400044

急倾斜综采工作面煤矸飞蹿事故预防

李毅

重庆大学，重庆 400044

针对大倾角煤层或急倾斜煤层走向长壁综采工作面支架前方、支架之间和顺工作面方向的煤、矸飞蹿伤人，提出了通过安设支架前方挡矸装置、支架之间挡矸装置、架间挡矸装置的预防方法，同时，指出采用的预防装置应具备安全可靠、结构简单、轻便、易换。

急倾斜；综采工作面；挡矸装置；防护

矿井生产机械化、自动化、信息化，是国内外先进煤矿区的发展现状，也是其它煤矿区努力的方向。在各类煤层中，相对于缓倾斜煤层、倾角较小的倾斜煤层开采而言，大倾角煤层和急倾斜煤层的综合机械化开采技术和装备发展缓慢。究其原因，主要是由于煤层倾角增大，工作面设备的工作能力、稳定性和顶底板控制等具有特殊性，需要有针对性地研究、解决。其中，工作面煤（矸）滚落伤人、毁坏设备是必须解决的重要问题之一。

在大倾角、急倾斜煤层工作面，采煤机割下的煤（矸）、煤壁片帮产生的煤（矸）和工作面顶板局部冒落的矸石可能窜入工作面，并沿倾斜方向快速向下滚动，引发伤人、毁坏设备等事故，严重影响了工作面的正常生产。

1 支架前方煤矸预防

国内外按煤层倾角的大小分类，将煤层倾角分为缓倾斜煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层。煤层倾角在25°以下为缓倾斜煤层，25°到45°为倾斜煤层，大于45°为急倾斜煤层。煤层倾角大，采煤工作面割煤机割下的煤、矸掉在采煤工作面液压支架内后，会沿着采煤工作面倾斜方向快速滚动或飞蹿。由于采煤工作面底板的不平整和煤、矸形状不规则等，煤、矸在快速滚动或飞蹿中，随时都有可能改变运动的方向滚入或窜入综采工作面的液压支架内，而综采工作面液压支架内是人员行走和作业的通道和空间。在生产过程中，一旦有煤、矸滚入会窜如综采工作面的液压支架内，煤、矸极易再沿着液压支架的通道向下快速滚动或飞蹿，如果人员躲避不及时，就会因此而受伤或死亡。

四川广能集团周邦远等人针对这一问题，设计了一种倾斜和急倾斜综采液压支架架前挡矸装置，液压支架与架前挡矸装置装配如图1所示。当采煤工作面大需要挡煤矸时，每架液压支架前方的挡矸板在液压千斤顶的作用下，上升到需要挡煤、矸的高度，防止采煤过程中的煤、矸滚入或窜入液压支架内，确保液压支架内操作人员和行人的人身安全。当需要观察采煤机械或煤壁情况或不需要挡矸时，通过液压千斤顶的收缩使挡矸板降低，方便作业。

2 支架之间煤矸预防

虽然在大倾角、急倾斜煤层工作面，煤（矸）飞蹿主要是采煤机割煤时产生的，架前挡矸装置能防护大部分煤矸，如图1所示，但是在移架过程中，相邻两支架间产生错距，飞蹿的煤矸就有可能从支架间空隙处窜入液压支架内伤人、打坏设备等。

图1 架前挡矸装置装配示意图

图2 侧向挡矸装置装配示意图

针对以上问题，设计了一种倾斜和急倾斜综采液压支架侧向挡矸装置，通过在移架产生错距的两架液压支架架间安设侧向挡矸装置来防护，侧向挡矸装置与液压支架装配如图2所示。由于在采煤过程，液压支架的移动是每3～4架一起移动，因此，安设侧向挡矸装置可以间隔3～4架，根据移架情况而定。侧向挡矸装置通过铰接连接在液压支架顶梁起到防护作用。

3 顺工作面煤矸预防

在大倾角煤层或急倾斜煤层走向长壁综采工作面内，滚落煤（矸）伤人和毁坏材料设备主要在支架前方、支架之间和顺工作面方向。支架前方、支架之间通过架前、侧向挡矸装置起到防护。然而，急倾斜工作面上方由于矿压、放顶等影响，从顶板冒落的煤矸也极易从上方顺工作面沿液压支架滚动，伤人、损坏设备。因此，顺工作面解决滚落煤矸伤人也是必须解决的问题。

图3 架间挡矸装置装配示意图

针对大倾角煤层或急倾斜煤层走向长壁综采工作面的顺工作面方向煤、矸飞蹿伤人，通过安设一种轻型架间挡矸装置来防护，如图3所示，所安设的装置具备安全可靠、结构简单、轻便、易换，同时，既能适应支架升降，也能保证工作人员通行时的开闭，还能随着工作面推进方向换向而反向。应用结果表明，该装置能对液压之间内的工作人员、设备进行防护。

4 应用实例

绿水洞煤矿是西南片区煤炭生产矿井机械化装备率最高、最先进的企业，是四川华蓥山广能（集团）有限责任公司（原华蓥山矿务局）的主产矿井。年生产能力被重新核定为120万t，并配有最现代化的重介模块洗煤厂，确保原煤全部入洗加工和产品质量，洗精煤年产量可达50万t。煤种为优质主焦煤和焦肥煤。

但是，随着开采深度的增加，煤层倾角逐渐增大，煤、矸窜入液压支架内伤人严重影响了机械化装备的有效发挥。绿水洞煤矿目前采煤工作面最大倾角达55°～58°，一般倾角均在55°左右，煤层厚度为2.5m～3.5m，走向长度1400m，工作面倾斜长130m，煤炭储量70余万t，是建矿20多年来该矿遇到的倾斜度最大、走向最长、煤储量最多的工作面。

为有效解决煤、矸伤人，绿水洞煤矿在现3213工作面的液压支架前端安设支架前方挡矸装置，每隔3架安设侧向挡矸装置，液压支架内顺工作面方向安设架间挡矸装置。通过大量观察和矿山工作人员使用反馈，采用液压支架、架前挡矸装置、侧向挡矸装置、架间挡矸装置联合配套使用，不仅对液压支架内工作人员、设备有效的保护，而且在同样的生产条件下，大大提高了生产效率，充分发挥了生产设备的作用，同时，生产辅助设备结构简单、轻便、易换、安全可靠。