急倾斜综采采煤方法及工艺设计研究

2018-04-02叶旭

科技视界 2018年3期

叶旭

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，中国重庆 400000）

1　煤层赋存情况

本矿区位于桌子山背斜的东翼，受区域构造控制，本区煤系地层呈单斜构造，井田的煤层赋存区所含煤组自上而下编号为 2、3、4、5、6号共 5个煤组，煤层赋存稳定，属中厚煤层及厚煤层，井田内煤层倾角45°～60°。

2煤组含4层煤及数层煤线，2-2上煤层为可采煤层，平均厚2.64m。3煤组含4层煤及数层煤线，可采煤层为 3-1、3-3上两层，3-1煤层平均厚 6.55m，3-3上煤层平均厚3.71m。4煤组含3层煤及数层煤线，可采煤层为 4-1、4-2、4-3三层，4-1煤层平均 3.33m。4-2煤层平均厚2.34m，4-3煤层平均厚2.44m。5煤组：含5煤层，煤层厚度平均厚4.98m。6煤组含6煤层，平均厚 8.02m。

煤层顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主，次为砂岩。本矿为瓦斯矿井，煤尘按有爆炸危险性设计，煤层按容易自燃设计。

2　研究技术背景

四川华蓥山广能集团嘉华机械有限责任公司，历经30年，发展成为从事开发、生产大倾角、急倾斜综采液压支架、端头支架及开采技术的专业性公司，位于四川广安华蓥市。该公司研究、开发、生产的，具有自主知识产权的ZJ系列支撑掩护式液压支架及端头支架，填补了支护产品国内空白，成功解决了 40°～65°急倾斜煤层综合机械化开采存在的巨大困难，通过国家科技成果鉴定，技术水平为国际领先、国内先进。产品研发生产通过ISO9001：2000国际质量管理体系认证，取得国家煤安认证。

图1　急倾斜综采工作面主要设备布置示意图

3　采煤方法

（1）4m 以下煤层（2-2 上、3-3 上、4-1、4-2、4-3）采用急倾斜综采，该采煤方法采用液压支架支护顶板，支护强度高，支架易于操作，工作环境好，效率高，产量大，但设备投资较大，操作人员技术水平要求高。

四川广能集团绿水洞煤矿在1997年开始进行大倾角综采试验（煤层倾角在 35°～52o之间），经过两年的试验于1999年取得圆满成功，该项目经专家评定，其技术“国内领先，国际先进”，并因技术含量高获四川省科技进步一等奖。目前大倾角综采在全国推广，在黑龙江双鸭山矿业集团，攀枝花集团花山煤矿等进行了成功运用。急倾斜综采采煤机及液压支架属四川广能集团嘉华公司专利产品，在项目实施时须厂家根据煤层的实际赋存状况进行专门设计，并派专业技术人员培训支架的使用与工作面的管理，使之达到正常生产。

急倾斜综采工作面主要设备布置如图1所示。

（2）4m及以上煤层（3-1、5、6煤层）采用急倾斜综采放顶煤采煤法，该采煤方法适用于急倾斜厚煤层的开采，回风顺槽沿煤层底板布置，运输顺槽沿煤层顶板布置，运输顺槽布置在煤层顶板，工作面接近下运输顺槽段，工作面倾角逐步减缓，降低工作面下部支架之间相互作用力，防止工作面下部的支架倒架，便于工作面下部支架的管理，急倾斜综放采煤工作面布置示意图如2所示。采用综采放顶煤采煤法，机械化程度高，回收率高，产量大，安全可靠。甘肃华亭煤业集团东峡煤矿已成功利用该采煤方法。

图2　急倾斜综放采煤工作面布置示意图

4　采煤工艺

采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，采煤机采用斜切进刀方式。工作面一次性采全高。采煤机向下割煤(上行收浮煤)，割穿风巷、机巷煤帮。由于工作面倾角较大，煤落后会自动往下溜，此时刮板输送机能起到缓冲煤炭下溜的作用。

工作面支护设备为急倾斜支撑掩护式液压支架，支架之间相互作用，形成一个整体，移架时，架子通过顶底板的反作用力和液压支架的整体支撑力固定，支架与支架之间通过架间液压调节器控制，防止下滑，一架接一架的完成，上架控制下架进行邻架操作。

5　急倾斜综采配套设备应用研究主要特点

安全可靠：支架之间设置挡矸装置、人行梯步的设计，每隔5架安设架间推拉挡矸门，架间挡矸装置平时均处于挡矸状态；割煤时，挡矸板提前于前滚筒打开，待后滚筒经过后立即关闭；架间挡矸板人员通过时打开，经过后关闭。上、下出口管理全部采用端头液压支架，降低了上下出口顶板的安全风险。

机械化程度高：综采液压支架、下端头液压支架配合使用，对工作面配套设备整体防倒防滑效果显著；顶板支护、设备推移为一体，全部实现液压控制，效率高、速度快，降低劳动强度。设备之间协调性好，设备检修少，开机率高，工作面生产能力有保障。防倒、防滑措施：工作面下端头使用组合端头支架，反向支撑工作面液压支架，有效防止端头支架倾斜或歪倒。