浅谈极软岩综放面大倾角仰采生产管理技术

张永生+王宝权

摘 要：小康煤矿经过几十年的开采，厚煤层煤炭资源面临枯竭，构造复杂煤层所占比重逐渐增加。无煤带、大褶曲、大倾角煤层相继出现，给小康煤矿生产管理、安全生产和煤炭资源有效回收，带来很多问题。在W1S1段综放面通过采取的一系列管理方法和措施，实现了利用现有技术装备，将无煤带、大褶曲、大倾角煤层安全仰采，取得了在大褶曲、大倾角煤层条件下成功仰采的经验。

关键词：极软岩；综放面；大倾角；安全仰采

1 工作面概况

铁法煤业集团小康煤矿W1S1段综放面面长230m，采高7.8m（机采采高2.8m，放煤高度5.0m，采放比1：1.79）。煤层结构十分复杂。

W1S1段综放面发育有近南北向倾伏褶曲，褶曲为南翼较缓北翼较陡的不对称褶曲，褶曲平面分布呈横卧的“S”型，在“S”型的凹处发育有北部和南部两个背向斜，背斜轴部倾伏比较平缓，一般为3°～8°，局部为8°～12°，背斜轴部及其南翼无煤带发育。向斜轴部倾伏比较陡，一般为12°～35°，局部为35°～42°。以背、向斜轴为分界线分述如下：在背斜轴南翼至开切眼，和向斜轴至采止线此区域为大倾角综放仰斜开采，沿工作面推进方向煤层倾角为20～25°。

2 采取的技术措施

W1S1大倾角大坡度综放工作面基本沿用了缓倾斜综放工作面的生产设备，ZFT36750-21.5/33.5S型端头支架2组，ZFG8800-23/32H型2组为过渡架，ZFS7200-17/29H型液压支架153组为中部支架，ZFG8800-23/32H型3组为机尾端头支架。W1S1段工作面大倾角大坡度仰采时，将会存在设备的下滑、倾倒，顶煤不易放出等问题，在进行了认真研究后，设计了两个“由下至上”和两个“由上至下”的工艺方式，即：当工作面倾角较大时，推溜由下至上、拉架由下至上；放煤由上至下，割煤由上至下。

2.1 割煤

当工作面倾角较大时（25°以上），采用自上而下单向割煤方式，首先在工作面倾斜方向的上部端头向下斜切进刀后，继续向下割煤直至工作面下端头，然后返空刀至进刀处继续向上将上部端头三角煤割透，返回至进刀地点进刀。

2.2 移架

采用工作面分段自下而上方式拉架；根据工作面长度将工作面分为若干段，每段均按由下至上的顺序带压擦顶拉架。这种拉架方式主要利用每一段下部已拉到位的支架对上部支架进行限位控制，阻止支架在拉移的过程中发生倒滑，同时还可利用被拉支架侧护板对支护状态差的支架进行调整，防止挤架、咬架。

2.3 推移运输机

在大倾角综采工作面，运输机最容易发生下滑，运输机的下滑主要发生在运输机推移的过程中，运输机在推移的过程时，沿工作面走向会产生一个力的传递；在大倾角工作面，由下至上推移运输机能充分利用力的传递效应所产生的位移来抵消一部分自重下滑，达到控制运输机下滑的目的。移架前拉回后部刮板输送机，移架后推前部刮板输送机。

2.4 放煤

在大倾角的条件下，支架上的煤、矸冒落后，会向倾斜下方运动。由下至上放煤时，下方（機头方向）已放完煤的支架的顶板将发生冒落，上方邻架的放煤椭球体长轴将向下方偏斜，造成上方支架放煤时留下大量脊背煤不能放出，而且容易混入冒落的矸石。采用由上至下的顺序放煤。既能消除大量脊背煤损失，又能减少放煤时混入的矸石量，提高煤炭质量。

3 安全管理的重点

3.1 由于仰采角度较大，顶煤在支架上方就开始裂断和垮落，导致前梁出现漏货，煤壁片帮较深。并且掉落的煤岩会沿着运输机向下滚落，对拉架、行人、采煤机操作都构成威胁。工作面倾角越大，影响也越大，顶板也愈加不稳定。

针对这种情况采用在煤壁上打锚杆挂金属网并别2.0米木柈护帮，确保煤壁始终有支护措施，减小片帮深度，消除顶板伞檐。采高控制在2.5m，沿底板割煤，严禁出现挑顶或卧底过量现象，采煤机割煤过后，及时跟进移架并打出护帮板。同时采煤机司机要加强自身安全，必须在离开采煤机滚筒3m以外处使用遥控器操作。要确定无片帮及滚落煤矸的情况下，人员方可在架前工作、行走。严禁任何人正对运行中的前后运输机机头，即使是停止状态时，确认没有煤矸滚落伤人危险时，方可通过机头位置。

3.2 仰采时，顶板下沉引起的竖直力分解为垂直支架顶梁的垂直力及平行于顶梁的力。平行支架顶梁向后的力使支架底座前端比压降低，造成支架后翻；垂直支架顶梁向下的力使老顶离层横向断裂，支架四连杆的受力情况加剧，降低了支架的控制顶板的能力，也降低支架稳定性。

针对这种情况首先确保液压支架及液压系统完好，工作泵压力不得低于31.5MPa。支架与顶板呈面接触状态。为加强支架的稳定性，移架时先将支架伸缩梁伸出，紧贴煤壁，同时将邻架侧护撑紧，然后采取带压擦顶的移架方式，移架时同时慢慢收伸缩梁，这样煤壁对支架产生的支撑力和侧护及顶板对支架产生的摩擦力抵消支架自重和架后冒落的煤矸产生的倾斜分力，改变了支架的受力状态，从而防止支架的倾倒。放顶煤时，如果支架发生向下倾倒时，要立即停止放煤，将支架的前柱和后柱升起可靠支撑顶板后再进行其它支架放煤作业。

4 结论

小康煤矿在W1S1段大倾角大坡度综放面仰采的生产实践中，成功解决了大倾角大坡度仰采所遇到的各种问题，总结了大倾角大坡度仰采综放工作面开采的技术经验，现场工程实践取得了显著的效果，拓展了倾斜厚煤层综放采煤方法的应用范围，对地质构造复杂难采煤层的安全高效开采和复杂地质条件下的老矿井可持续发展具有里程碑式的意义。

作者简介：张永生（1968-），男，高级工程师，2009年毕业于辽宁省工程技术大学采矿专业，现任小康煤矿生产科长。曾在省级刊物发表论文5篇。

王宝权（1974-），男，工程师，2010年毕业于辽宁省工程技术大学采矿专业，现任小康煤矿生产科工程师。曾在省级刊物发表论文10篇。