大倾角综合机械化采煤生产工艺及其安全管理研究

2018-02-16杜建伟

机械管理开发 2018年1期

杜建伟

（山西潞安集团余吾煤业有限责任公司，山西长治046000）

引言

随着社会经济的迅速发展，人们对煤炭的需求量不断提升，大倾角煤层的开采项目也日渐增多，而大倾角煤层多是倾角在35°～55°的煤层，这类煤层开采难度较大，如果没有掌握相应的采煤生产工艺，则会发生安全事故，经济效益也无法全面实现，所以必须要提升采煤工艺，加强安全管理。

1 大倾角综合机械化采煤工艺重点

1.1 大倾角综采工作面的顶板管理技术

大倾角综采顶板是指采煤工作面中使用的顶板，因大倾角煤层的倾斜度较高，通常在35°以上，且煤层不同地方的平整度与煤层厚度不同，所以顶板的选择必须要合理，以起到较强的支撑作用。我国的煤层大多是在南方地区，这些地区的煤层中有一定的断层，导致煤层的“碎块化”更为严重，在开采中，对“断层”处的把握不够会使工作面的煤岩体垮落，从而使顶板短时间内受到较大的冲击，在巨大的冲击压力下中心转移，极易出现片帮、冒顶等情况，致使煤岩层的瓦斯涌出，从而威胁到作业人员的安全，所以在顶板管理方面，必须要确定好顶板的重心以及支架的安装[1]。

1.2 大倾角综采液压支架稳定性

综采液压支架在大倾角综合机械化采煤中作用极大，为了使采煤活动安全稳定进行，必须要保障其稳定性，减少液压支架下滑、变形等情况，提升采煤工作质量。具体来说，保障大倾角综采液压支架稳定性，首先要求在支架设计时从防滑、稳定的角度出发，选用防滑类材料，保证支架本身的质量；其次需要依据实际煤层的开采条件进行设计，以增加支架的可行性与实用性；最后，为保障液压支架的稳定性，还需相关人员分析与液压支架相关机械的特点，从整个开采活动的角度出发进行构建。

1.3 大倾角工作面两巷布置

大倾角综合机械化采煤过程中，必须要注重端头区（工作面与两项交叉部分），该处是通风、运输以及采煤的关键部分，如果没有相应的工艺对其进行布置，则通风不佳或运输不便，最终导致开采效率低下，存在开采安全隐患。因此在两巷布置处，需要对煤层的倾斜角度进行分析，依据具体的作业情况来调整两巷的夹角，避免设备上下滑动。在大倾角工作面两巷布置中的工艺重难点便是对夹角的控制，除需要精确的数据外还需要有丰富的经验。

1.4 大倾角输送机、采煤机设置

对于输送机与采煤机来说，其工艺难度相对较低，只需依据煤层的倾斜角度进行调整便可，如果煤层的倾斜角度较大，那么对采煤机的影响会比较大，易使采煤机出现倒滑现象。在实际采煤工作中该现象比较常见，采煤机以及输送机的实际位置常与预计位置不同，故而在该环节需要控制其左面的伪倾角，并依据具体情况进行调整，使输送机与采煤机的实际位置达到预计位置，再进行开采。

2 大倾角综合机械化采煤实践

2.1 设备的配套选型

A项目是采区内的第2个工作面，走向860 m，两巷的倾斜长度为145 m，依据走向平行布置。A项目受采取内地质构造影响，该地方的煤层倾角在28°～36°之间，角度变换较大，煤层厚度约为2.4 m，其周围是粉砂岩以及菱铁矿，内部有瓦斯，瓦斯的涌出量较大，约为14.13 m3/t，所以如果没有选用合理的工艺，该处会存在爆炸风险。在开采前，所选用的设备主要为液压支架、刮板输送机、中双链、转载机、带式输送机、采煤机、无极绳绞车、乳化泵以及移动变电站，其中除却液压支架为97架外，其余均为1台，该处设备在选择时依据煤矿采煤工作面生产的三要素选定，即技术条件、装备水平以及管理层次。

2.2 开采过程中的重点注意事项

在开采过程中，所需注重的重点为“三机”防滑、两巷设置及“一通三防”。具体来说，因为A项目的煤层倾角较大，所以“三机”防滑极为必要，如果滑动度较大，那么其实际位置与预计位置会有较大差距，使开采效果难以达到最佳，故而对防滑问题进行重视，所采取的措施是调采面刮板机机头，让机头与机尾之间存在一定距离，并用2根单体液压支柱打顶柱撑紧机头，防止其下滑；对于两巷设置来说，需要采用锚网梯（索）联合支护，从而确定设备的稳定性；对于“一通三防”的管理，需要将瓦斯抽放管路放于采面上巷，同时还需要在割煤后将支护顶板及时移走，减少安全隐患[2]。

2.3 主要技术分析

大倾角煤层的开采技术主要有两种，分别为放炮回采与机械化综采。当前多数地方的大倾角煤层开采采用的是放炮回采，以A项目为例，通过构建模型与数据分析可以得出，放炮回采用该种方式进行开采时，平均日产量约为1 211.04 t，而采用机械化综采，平均日产量约为2 427.84 t，两者相较可以发现，机械化综采的效率相对较高，但在采用该种方式进行开采时还需重视其安全管理。

3 大倾角综合机械化采煤工艺安全管理分析

3.1 顶板安全管理分析

顶板安全管理主要是确定顶板的重心，采取措施增加顶板的承重性能，因而对于顶板的安全管理需要从数据搜集、质量管理、工作面伪倾角的控制以及部分预防措施四方面出发。具体来说，在数据搜集方面主要搜集的是煤层的压力数据与顶板的近量值，在数据搜集之后还需通过构建模型来对数据进行合理分析，为后续作业奠定基础；在质量管理方面，主要是对支架的管理，因为支架直接支撑着顶板，如果支架的支撑力小于顶板的承压力，可能会造成顶板垮塌，从而影响作业人员安全作业，所以必须要确保支架的质量，保障支护安全；从工作面伪倾角的角度来说，需要依据具体的煤层倾角来确定，煤层倾角较大，则工作面伪倾角也要随之调整，一般情况下工作面伪倾角在3°～18°之间，这样才能尽可能的防止支架下滑以及顶板冒顶的情况出现，从而确保顶板稳定性[3]。

3.2 大倾角液压支架安全管理分析

大倾角液压支架安全管理包括的内容相对较多，分别是结构选择、支架防倒工作、支架防滑工作以及复合型顶板端面距管理。首先，在结构选择方面，鉴于大倾角煤层开采的特性，其支架的稳定性与抗组能力是必须要重视的，但因为当前我国液压支架材料的重量较大，在重量无法调整时，必须要选择合适的结构，例如在选择时选用“四柱式综采支架”这一结构，并辅以“两柱式综采支架”，以保障支架的稳定与抗组性能；其次，在支架的防倒、防滑工作中，需要在支架两侧加“侧护板”，避免支架变形倒塌，在实际开采过程中，顶梁、掩护架、尾梁三部分是最容易发生变形的部位，故而要加强对这三部分的管理；再次，支架除却变形，还有可能下滑，为避免支架下滑，可以加强过耳桥桥板力度；最后对于复合型顶板端面距的管理，需要依据具体的情况选用伸缩千斤顶的前探梁综采液压支架，以减少冒顶情况的发生[4]。

3.3 大倾角输送机、采煤机防倒防滑分析

大倾角输送机、采煤机的防倒防滑管理措施基本一致，如果大倾角煤层的倾角过大，超过40°，则需要严格控制综采工作面的伪倾斜角；如果下滑情况比较严重，那么可以使用部分外部设施对其进行控制，如利用单项推移输机进行推移等。在实际的采煤过程中，还需考虑液压支架的承重能力，全方位的进行管理，保障输送机不咬架、不挤架，使各方能够和谐的进行工作。另外，在采煤过程中，为了保障采煤工作的稳定性，还可以调整割煤的方式，使采煤机的工作负荷降低，如利用单项割煤的方式对三角煤进行切割，及时对输送机、采煤机进行刮板推移，避免倒滑现象。