大倾角综采工作面回采技术

刘　明

(同煤集团北辛窑煤业有限公司)



大倾角综采工作面回采技术

刘明

(同煤集团北辛窑煤业有限公司)

摘要在大倾角煤层综采工作面回采中，采煤机、运输机、支架等滑倒以及“飞煤飞矸”伤人事故频发，严重威胁采掘人员的生命安全。为此，以某煤矿的某综采工作面为例，对该工作面的地质特征进行分析，并对大倾角煤层综采工作面回采存在的问题进行讨论，在此基础上，对大倾角综采工作面回采的关键技术进行详细探讨，为类似矿山提供参考。

关键词大倾角综采工作面地质特征回采技术

近年来，随着开采技术的不断发展，很多埋藏位置较浅、开采条件较好的储藏煤层已被开采殆尽，因此大倾角煤层(埋藏倾角在35°以上)的开采越来越受到关注。但因大倾角综采工作面开采过程中经常发生各类安全事故，极大威胁了井下采掘人员的生命安全，为此，本研究以某煤矿的某综采工作面为例，对大倾角煤层综采工作面回采的关键技术进行探讨，为确保该类煤层的安全高效开采提供参考。

1工作面地质概况

某矿综采工作面位于该矿第14采区北侧第二区段的一煤煤层中，该煤层平均厚3.3m，整个工作面设计走向长625m，斜长231m，煤层倾角28°～39°。煤层结构稳定，呈条块状，水平层理，易滑面，易脱层，半暗型沥青玻璃光泽。煤层顶板以石灰岩和细碎的岩屑为主，局部间杂有部分粗砂砾岩。煤层底板主要为厚0.2～0.6m的泥岩，较松软，最下方未粉砂岩，一旦遇水，极易变形膨胀。该综采工作面主要采取长壁综合机械化采煤方法进行回采。

2大倾角综采工作面回采存在的问题

2.1设备状况

(1)当采煤机上升至上口斜切进刀段进行机窝建设时，无论是爬坡还是割煤均较困难；同时，采煤机在大倾角情况下，可能会由于制动性能和自重分力不足，在下行过程中难以控制速度，出现飞车现象；此外，在采煤机处于更换行走部件或停机状态时，如果制动器产生的制动力矩无法达到大倾角工作面回采的制动要求，便会发生严重的安全事故。

(2)由于煤层倾角的存在，综采工作面的倾角不规范，中间偏低，两端较高，导致输送机的受力位置位于轴部，此外，由于工作面为俯采推进方式，难以保证输送机的平直运行，也无法利用标准公式对输送机的上窜下滑进行计算，严重影响了综采面的回采工作。

(3)由于煤层倾角较大，如果液压支架的重力沿煤层倾向的分力大于支架底座和底板间的摩擦力，便会产生侧向移动，出现下滑。随着煤层倾角的不断加大，液压支架的重力作用线一旦超过液压支架底座宽度的界限时，顶板与底板的位置便会出现偏差，液压支架也会因此发生倾倒[1]。

2.2工作环境

①回采作业过程中，常发生漏顶、煤矸石和煤壁片帮等问题，给作业人员造成了极大的安全威胁；②当工作人员位于采煤机头下方工作时，常受到大量滚落煤矸石的威胁；③作业人员在工作面支架内的工作条件普遍较差，无论是回采作业还是操作设备均较困难。

3大倾角综采工作面回采关键技术

3.1支架防倒防滑技术

液压支架下滑的原因主要是由于支架重力沿倾斜方向的分力大于支架与底板之间的摩擦力及顶板移动所致，而液压支架倾倒的原因则在于其受力状态较差，液压支架的重力作用线超出了支架底部的宽度界限，此外，支架移动方法不正确也是液压支架发生倾倒的重要原因[2]。为防止液压支架发生下滑和倾倒，可采取如下措施：

(1)分段安装防滑防倒设备及排头支架，将整个综采工作面划分为6段，将各段起始位置安装3个排头架，并分别在排头架底部的前后位置及前梁处安装千斤顶，对整个断面进行加固，提高整个综采工作面的防滑防倒性能。

(2)在工作面倾角大于30°的区段，可在液压支架的底座箱中安装1个调架千斤顶，以便及时调整支架尾部产生的缝隙，预防甩尾现象的出现，确保区段底座均匀排列。

(3)严格按作业规程进行作业。一般情况下，综采工作面会分六茬开展作业，各茬之间应按照由上至下的顺序作业，但茬内的移架工作应按照由下至上的顺序进行，并且排头架须首先被移出。排头支架的移动应遵循由上至下，最后中间的操作流程，尤其值得注意的是，当综采工作面需进行调整时，须按照由上至下的顺序进行移架，确保留出足够的调架空间。

(4)根据液压支架的支撑状态及时对其进行调整，确保其安全性和支撑力。一旦液压支架出现咬架、歪斜或者爬架等现象，须立即调整支架，液压支架的状态调整一般仅需借助简单的单体辅助即可完成。

3.2输送机防滑技术

在综采工作面初采时，经常会出现输送机下滑现象，带来了一定的安全隐患，相应的对策有：①采用单向下行割煤技术完成综采面回采工作，该单向上行的移溜回采方法可有效预防输送机下滑，在移动输送机机头时，可提前在机头前建设1个斜撑单体支柱，预防输送机下滑；②每隔3架安装1套双向锁对运输机和支架底座进行连接，并在支架底座安装防滑千斤顶，用溜子大链将溜子与千斤顶进行紧密连接；③除采用机械手段防止运输机下滑外，还可采用伪斜推进的工作方式。

3.3采煤机防滑稳定技术

大倾角综采工作面回采对于采煤机的制动性能要求较高，除要求其具备良好的下滑制动系统外，还要求采煤机在更换行走部件(如行走箱、行走轮)时，利用单电机进行牵引使其依然能够正常工作。此外，当利用单电机对采煤机进行牵引时，采煤机的制动器会自行解锁，无需专门停车进行启动，可有效抑制采煤机的下滑。当采煤机向下进行割煤作业时，应慢速牵引，尤其当煤层倾角较大、采煤机下行速度过快时，采煤机机手应严格控制下行割煤作业的进度。而当采煤机在装煤上行时，应及时移溜，移溜与机组的间距最大不得超过15m。采煤机下行割煤停机时，滚筒须切入煤帮中，而当采煤机上行割煤停机时，无论是上滚筒还是下滚筒均须全部落地。在开采过程中，选用大于直径2 200mm的滚筒，确保输送机能正常卸煤，并有效解决机头位置二角煤难以割透的问题。此外，还可采用工艺防滑技术，随着工作面倾斜度的增加，机头超出机尾的距离应逐渐增加，当采煤机的行走部件需要进行维修时，须用链子将采煤机的行走部件与采煤机底座前面的设备孔进行紧密相连。

3.4防煤矸石伤人技术

综采工作面的下出口前溜位置如正对着转载机下帮侧的挡煤板，须对挡煤板进行加高，防止煤块飞出伤人，当该位置附近有行人经过时，须在输送机闭锁之后方可通过。综采工作面采用邻架操作方法时，操作者须在液压支架上部进行操作，避免受到架间飞矸伤害。当工作面和采煤机需移动位置时，作业位置以下的5个支架区域范围须进行隔离，禁止任何工作人员停留及行走，以防大块煤矸石下坠造成不必要的损失。当工作人员从煤壁侧进入对采煤机进行检修时，采煤机的上下滚筒须落地，且护帮板应全部加固，并且综采工作面作业点上方须拉设横网。工作面推机头时，须提前将采煤机停放于距综采工作面下出口13m以上的位置，以作为工作人员遮挡煤矸石的临时设施。在生产过程中，当电缆槽或支架下方有大块的煤矸石需要清理时，须在刮板运输机停电闭锁之后，工作人员方可对煤矸石进行清理，此时采煤机的2个滚筒依然必须落地，帮护板也须加固，作业位置上方也应拉设横网，且严禁任何人员操作清理区域上方的工作面支架[3]。

3.5采煤机电缆防滑技术

采煤机电缆防滑技术要求工作面底槽的电缆须从刮板输送机的中间位置穿过并穿至电缆槽之上，在“电缆折返点”向上沿电缆槽5m处的一侧槽壁与电缆夹之间加设胶皮卡块。以该胶皮卡块为起点，沿电缆槽向上每隔3m的同侧加设胶皮卡块。卡块规格为210mm×60mm×10mm(长×宽×高)，卡块与槽壁间使用铁线进行连接。

4结语

对某煤矿的某综采工作面的地质条件、回采问题进行了详细分析，对大倾角综采工作面回采技术进行了详细探讨，认为液压支架、采煤车、运输车的防滑防倒以及作业过程中的安全防护，是大倾角综采工作面回采技术的关键。

参考文献

[1]尚彦亭.关于煤矿综采工作面支护技术问题的探究[J].科协论坛，2013(7)：45-46.

[2]张超.大倾角采煤工作面设备的防倒防滑措施[J].煤矿机械，2011(3)：171-173.

[3]许霞宝.薄煤层大倾角综采工作面防滚矸措施的研究与应用[J].科技视界，2014(3)：278-279.

(收稿日期2016-04-11)

刘明(1968—)，男，工程师，036000 山西省大同市。