邢东矿大倾角仰采工作面管理技术研究

武庆兴

摘要：该文对综采工作面大倾角仰采存在问题进行了分析，提出了仰采切实可行的安全技术措施及方法；对2222面的成功开采经验进行了总结。

关键词：综采 仰采 技术管理

1 工作面基本情况

邢东矿2222工作面布置于二水平轨道下山以南，-980集中运料巷以东，其东部为邢东矿矿区边界，其南部目前尚未有巷道工程，工作面标高-980～-1200m，地面标高：+55.7～+58.5m，工作面南邻高家屯村、东邻大色村庄，所采煤层为2#煤，厚度3.2～4.2m（平均3.7m），煤层倾角10°～18°（平均14°）。工作面设计推进长度711m，切眼长度163m，运料巷掘进长度857m，运输巷掘进长度833m。煤层顶板直接顶板为粉砂岩，平均厚度为3.5m，局部地段存在粉砂质泥岩，厚约0.2～0.8m。老顶为细砂岩，平均厚度为7.3m。老底为细砂岩，厚度为4.7m。根据2222工作面所在区域地质条件以及该区域周围现有的通风、运输等系统，2222工作面采用仰采布置较为合理。

2222工作面采用单一厚煤层一次采全高后退式采煤法，全部垮落法管理顶板，综合机械化采煤，采用MG500/1140-WD型双滚筒采煤机落煤，装煤，SGZ-800/2*400型刮板运输机运煤，ZY5000/25/50型掩护式液压支架支护顶板。

2 大倾角仰采存在的主要问题及分析

2222工作面整个回采过程为仰采，仰采角度平均14°，局部地段达到18°。因此，工作面开采面临以下主要问题：

①工作面顶板难以控制。2222工作面普遍存在一层200-800mm伪顶，从力学角度分析，工作面顶板在自重力的作用下，有一沿顶板法线和向采空区方向的分力，而且这一分力随仰采角的增大而增大。

因此，工作面机道伪顶板极易冒落。伪顶冒落，会造成采高增加，支架无法接顶，最终造成直接顶冒落。

②工作面煤壁易片帮。由于仰采角度较大，工作面运输机每推进一个循环步距，运输机的里沿和外沿出现19cm的高差。运输机里外沿不平还有近18°仰角，由此造成采煤机割煤后，煤壁出现一向采空区方向的俯角。煤壁在自重力的作用下极易片帮。

③控顶区内架间浮煤增多，增加了清理浮煤的工作量。由于煤壁不垂直，有向采空区方向的俯角，在采煤机落煤时或煤壁片帮时煤炭极易抛落到控顶区内，加大了清理浮煤的工作量。

④工作面机头、机尾三角区，顶板难以控制。因为受运输机电机影响，工作面机头、机尾支架落后一排，在以往俯采工作面，普通支架可以很好地支护三角区，但是在2222大角度仰采工作面，由于片帮影响，三角区空顶面积增大，普通支架难以支护，易发生冒顶。

3 仰采措施

3.1 合理改装设备

3.1.1 工作面液压支架改造。2222工作面所用的液压支架为ZY5000/25/50型两柱掩护式液压液压支架。最小支护高度2.5m，最大支护高度5m，一级护帮长度650mm，二级护帮长度1100mm。

为适应仰采工作面，在原有的一级护帮长度下加长500mm，护帮总长度增加到2250mm。

针对工作面机头、机尾片帮较严重，控顶面积大的难题，将工作面机头四台、机尾三台支架顶梁加装伸缩梁，顶梁最多可伸长800mm，工作面割完机头机尾后，在推移刮板输送机之前可以提前将顶梁伸缩梁伸出，保证了三角区顶板支护。

因工作面为仰采工作面，原支架脚踏板产生倾斜，人员在支架内行走，容易滑倒。现根据工作面倾斜角度，在支架脚踏板下加装可调节装置，根据工作面坡度将支架脚踏板调平。

3.1.2 采煤机加装可调试顶盖和挡煤板。采煤机在回采过程中，因仰采角度，机身向老空方向倾斜。采煤机在割煤过程中，掉落的煤块，容易沿机身倾斜方向滚落伤人。

解决方法：

①通过研究在采煤机上加装挡煤板和可调式采煤机顶盖，可根据仰采角度，及时调整采煤机顶盖成水平角度。②降低机组滑靴高度，将平靴垫高，使割煤机割出的煤壁倒斜角度减小。

3.1.3运输巷安装辅助牵引装置。在工作面运输巷内安装了大直径、大行程的千斤顶配运输机链条，作为辅助动力牵移运输巷转载机和皮带机尾。

3.2 采用柔性锚杆加固煤壁，防止片帮

2222工作面最深达到-1200m，地压大，煤壁容易松散，造成片帮。为加固煤壁强度，使用柔性锚杆技术。

柔性锚杆支护方法：每隔3架（每6m）在工作面煤壁距顶板1.5m处沿煤层倾向打一个7m深、直径为45mm的深孔，配合四分铁管下直径15mm麻绳，注浆加固，每孔注浆不得超过8桶。

工作面每推进5刀（3.5m）注浆一次，上次布置注浆孔与下次布置注浆孔的位置错开，呈迈步式布置方式。

注浆过程中需要及时根据现场实际情况对注浆孔布置参数进行变更，煤壁破碎时及时加密，煤壁完整、倾角变小时减少孔数甚至不再打眼注浆。

3.3 工作面运输机角度控制，保证工作面正常回采

因人为因素，采煤机司机对运输机仰采角度把握不准确，很容易造成采高增加，工作面跟不上煤层角度变化，最终造成工作面割地板，托顶煤，工作面无法推进。

仰采工作面正常回采，必须要严格地控制好工作面运输机角度，防止运输机大起大落。例如工作面仰采角18°，计算发现运输机调整到25°，工作面采高降低1m，需要推进8.5m左右。运输机角度为0°，每推进3m，采高将增加1m。

从数据上分析，采高降低困难，增加容易。为合理地控制工作面采高，防止出现采高过大，造成顶板事故，运输机角度必须控制合理，为此必须加强现场支架和运输机角度的管理。要求支架工每五架进行一次测量，发现运输机角度山势不对，及时调整运输机角度，防止采高增加。

3.4 采取有效安全防护措施

①在支架立柱上加装护网，又分为金属网与柔性网，金属网采用角钢配合10mm钢筋焊接成600×800mm护网，固定在两立柱中间。柔性网采用网孔50X50ram的尼龙编制网联结组成，长8m，宽4m。依次排开，固定在支架顶梁上，呈自然下垂。通过双网共同作用，防止煤壁片帮或采煤机割煤时大块煤矸的飞出伤人。

②优化采煤工艺：由割煤→移架→移运输机调整为移架→割煤→移运输机，实现了超前移架，不留端面距，有效地控制了机道顶板。

③人员防护措施：采煤机运行时，采煤机司机坚持摇控操作，站在距离滚筒上方5m的支架内操作，割煤过程中须有专门机组司机站支架内提前1-2架收护帮，以滚筒割不着护帮为原则，不得将护帮全部收回，防止片帮煤伤人，滚筒割过后及时将护帮打出，割煤与护帮打出间距最大不超过3个支架。采煤机割煤时，割煤地点上下10架范围内人员躲在支架内，防止飞溅出的煤块和片帮的煤体滑落伤人。

4 结束语

大倾角仰采给安全高效开采提出了新的课题，邢东矿客观地分析了仰采面临的不利因素，提出了安全可靠的技术措施，实现了2222工作面安全高效开采，为大倾角仰采积累了宝贵经验，拓宽了综合机械化采煤的应用空间。

参考文献：

[1]徐继东，牛颖东，刘学宝，褚衍伟.大倾角仰采工作面安全管理[J].山东煤炭科技，2011（05）.

[2]刘万青，邢化强，刘学宝.大倾角仰采工作面防自然发火措施[J].山东煤炭科技，2012（01）.

[3]黄兆永，邢化强，李飞.大倾角仰采工作面煤壁片帮的管理[J].山东煤炭科技，2012（03）.