倾斜综采工作面“防飞矸”创新研究及实践运用

黎卫星

摘 要：红岩煤矿属于复杂地质类型矿井，煤层在倾斜和走向上均变化大，煤层赋存条件差，给回采工作带来很多困难，尤其是工作面飞矸伤人给安全生产造成了极大的安全威胁。本文通过对红岩煤矿3603二段综采工作面“防飞矸”的创新研究及实践运用，总结出在复杂地质环境下倾斜煤层回采期间“防飞矸”的新技术新工艺，为煤矿井下安全生产提供一定的实践依据，为煤矿井下倾斜工作面“防飞矸”工作提供了成功案例和宝贵的经验。

关键词：复杂地质；倾斜煤层；防飞矸；创新

中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）15-0170-02

1 项目概述

1.1 应用背景

红岩煤矿属于复杂地质类型矿井，煤层在倾斜和走向上均变化大，煤层赋存条件差。项目应用于红岩煤矿3603二段综采工作面，该工作面位于红岩煤矿北翼，工作面倾斜长度为170米，平均煤厚1.5米，属于中厚煤层，平均倾角32°（最小倾角28°，最大倾角36°），属于倾斜煤层。由于工作面煤层变化大以及倾角较大，在工作面施工时（回采、检修、施工炮眼等），容易发生煤矸由上往下飞落造成飞矸伤人。最近几年，该工作面受伤事故有90%以上为飞矸伤人事故，因此，飞矸给该工作面安全生产造成了极大威胁。红岩煤矿结合工作面实际情况也采取了相应的防飞矸措施，但效果不是很理想，2018年渝新公司成立后要求倾斜回采工作面必须上齐防飞矸措施，并结合自身实际情况不断进行完善和改进。红岩煤矿通过工程技术人员不断创新，对该工作面防飞矸设施及相关措施进行了不断改良，并达到了预期效果。

1.2 应用简介

红岩煤矿3603二段综采工作面防飞矸创新研究及实践运用于2018年8月开始，经过近半年时间的不断完善和改进，形成了安全可靠、操作可行的防飞矸体系：防飛矸相关配套措施；防飞矸相关设施，机道挡矸设施：刚性挡矸设施和刚柔结合式挡矸设施配套使用；架间挡矸设施：钢丝绳吊挂柔性挡矸网（选用高分子聚酯纤维塑料柔性网PET400* 400MS）；架前挡矸设施：油缸配钢丝绳吊挂柔性挡矸网（选用高强度聚酯纤维网PET600*600MS，强度60KN）。

2 研究及应用难点

（1）倾斜综采工作面要形成有效的防飞矸设施，必须要考虑架间、架前、机道三个区域，由于这三个区域防飞矸的强度和性质不同，需要区别对待，采取不同方式的设施。

（2）所有设施上齐后，可能会对工作面造成以下问题：安全通道不畅通；架前网可能挡住割煤司机的视线；可能造成工作面风阻过大，造成分流不畅通和粉尘扩散不及时；可能造成工作面工序增加，检修工作加重；工人具体操作时可能不按要求使用相关设施，使防飞矸设施形成摆设。

（3）上齐防飞矸设施后，还需配套什么措施及要求才能有效控制飞矸事故？上齐设施和相关措施后，能不能增加相关工序平行作业，有效增加功效？

3 项目的实践运用

3.1 防飞矸设施设置及要求

3.1.1 机道挡矸设施

（1）机道挡矸设施1（工作面4#、8#、18#、27#、34#、40#、52#液压支架安装此类机道挡矸设施）：由顶部固定板、机道挡矸一节及机道挡矸二节三部分组成，顶部固定板与机道挡矸一节之间采用销轴连接固定，使用2根伸缩油缸控制机道挡矸一节展开或收平。

（2）机道挡矸装置2（工作面液压支架58#～68#、80#～90#段安装此类机道挡矸设施）：由顶部固定板、机道挡矸板及旧皮带（长度为15m左右）组成。该机道挡矸设施的机道挡矸板长度为90cm左右，可沿工作面倾向作180°旋转。

3.1.2 架间挡矸装置

从工作面机头支架开始，每隔5-10架距离在两架支架间上方拉一根钢丝绳，用钢丝绳吊挂柔性挡矸网（选用高分子聚酯纤维塑料柔性网PET400*400MS），挡矸网与钢丝绳之间采用2扣40T元环链进行连接，下方用挂钩将挡矸网分别挂在电缆槽和支架底座下方的连接装置上，设置防飞矸设施。

3.1.3 架前挡矸装置

从工作面机头支架开始，沿工作面倾斜方向每隔5架为一组，上下两架各安装一根油缸连接一根Φ18.5mm钢绳，试用绳卡、U型环或φ12铁丝将挡矸网（选用高强度聚酯纤维网PET600*600MS，强度60KN）固定在钢绳上，下方用挂钩或φ12铁丝将挡矸网固定在电缆槽下方。架前挡矸网上、下方固定的间距不大于300mm，相邻两组架前挡矸网必须搭接，搭接宽度不小于300mm，且搭接的两边均应分别使用φ12铁丝扎接。架前挡矸装置采用支架上备用的操纵片阀操纵油缸的升缩，将钢绳拉紧和放松，用以升起和放下挡矸网，挡矸网升起时，挡矸网与液压支架顶梁位置不得大于500mm，超过500mm的区段必须使用铁丝或挂钩进行吊挂。

3.2 防飞矸设施使用及相关配套措施

3.2.1 采煤、拉架及移溜期间

（1）工作面生产作业期间必须设置警戒区域，即在机巷距工作面下安全出口以北3～5米处拉线挂牌设置警戒，注明“正在作业，严禁入内”字样。生产作业期间禁止人员跨越警戒进入工作面，只能通过风巷进入工作面。

（2）采煤机采用下行采煤，上行返刀的方式进行采煤作业，采煤机下行采煤时，左司机应和右司机一道在采煤机中上方人行侧操作采煤机；采煤机上行返刀时，采煤司机右司机站位应和左司机一道站在采煤机上方操作采煤机。

（3）采煤机返刀时，在4#、8#机道挡矸设施展开且将周围间隙遮挡严实的情况下可进行下端头老塘侧打设支柱作业，期间工作面刮板输送机不得启动，同时确保下端头老塘侧打设支柱作业点上方最近一组架间挡矸网完好且固定牢固。

（4）工作面采煤机割煤时执行跟机移架，移架作业点距采煤机距离为10架距离，同时必须确保采煤机司机上方及拉架作业点上下人行道的最近一组架间挡矸网完好且固定牢固。

（5）工作面采煤机在更换截齿时，必须将采煤机上下机道挡矸设施分别展开，其煤壁侧空隙处采用旧皮带或高分子塑料板进行遮挡，形成对机道有效挡矸，同时对上下机道挡矸设施之间段煤壁及顶板进行敲帮问顶，清找干净活煤活矸。

（6）采煤机司机在支架人行侧操作时必须随时注意观察煤壁情况，发现有片帮、掉顶严重时，应及时停机进入支架立柱老塘侧进行避让。

（7）工作面刮板输送机司机在机巷警戒线以外的安全地点操作。

（8）在工作面刮板输送机机头与机巷刮板输送机搭接处靠下帮侧采用3根单体支柱配高分子挡板设置挡煤板，单体支柱间距不大于800mm，挡煤板高度必须高于工作面刮板输送机机头上表面300mm以上，防止工作面刮板输送机内煤矸窜入机巷人行道。

（9）生产班每班作业前必须认真检查工作面挡矸设施，确认挡矸设施完好，现场无安全隐患后方可作业。

（10）采煤机采煤期间采煤机司机严密观察采煤机运行及左右滚筒割煤情况，发现异常情况及时躲至液压支架立柱老塘侧的安全地点或停机检查处理。架前挡矸网处于封闭状态时，其钢丝绳距支架顶梁距离不得超过500mm。

（11）每个生产班安排采煤机电缆看护人员不少于2人，工作面回采期间电缆看护人员必须躲至靠近架间挡矸网下方的液压支架立柱老塘侧严密观察采煤机电缆拖拽装置及电缆槽中的电缆移动情况，若发现采煤机电缆拖拽移动有异常情况，及时通过对讲机通知采煤机司机及工作面刮板输送机司机分别将采煤机和工作面刮板输送机停机，待采煤机和工作面刮板输送机全部停机并停稳后，2名电缆看护人员在确认周围环境安全情况下，1人负责摘除异常情况所在位置架前挡矸设施的底挂钩，另1人负责牵引电缆排除异常。

（12）每班对采煤机机身的挡煤矸板子局部调整采高，采高大于1.6米以上时，采用350mm的挡矸装置，采高小于1.6米时，重新更换200mm的挡矸装置。

3.2.2 施工防突钻孔、施工炮眼、装药及爆破期间

（1）施工防突钻孔、施工炮眼及装药前必须认真检查工作面所有挡矸设施，确保工作面所有挡矸设施完好可靠后，方可开始作业。施工施工防突钻孔、施工炮眼及装药时，把作业点对应的一组架前挡矸网降至不影响作业的高度，方可进行防突钻孔或炮眼施工作业或装药联线作业，待作业进入下一段架前挡矸网范围后必须及时拉紧上一段架前挡矸网的伸缩油缸，使架前挡矸网恢复至封闭状态。

（2）工作面施工防突钻孔或炮眼作业前，加强敲帮问顶，清找悬矸时，找矸点下方严禁有人员，防止矸石滚落伤人，找矸人员不得正对找矸点，必须站在找矸点侧上方进行，且必须站在有效支护下操作，严禁空顶作业。如端面距超标的必须先打设好临时支护。

（3）安钎工在安钎（或钻杆）前必须认真检查作业点上方机道内挡矸设施，确保挡矸设施完好可靠后，方可进入机道内安钎（或钻杆），安钎（或钻杆）完成后必须及时撤至人行侧的安全地点。

（4）施工防突钻孔期间必须切断工作面刮板输送机、采煤机电源；施工炮眼期间工作面刮板输送机、采煤机严禁运行。若生产作业未结束严禁进入工作面进行打眼作业。

（5）工作面爆破前，必须将爆破段对应架前挡矸设施的伸缩油缸伸出，松弛钢丝绳，使架前挡矸网伏在电缆槽上，另外使用高分子塑料板对油缸进行掩护，同时所有架间挡矸网必须全部收至上方钢丝绳处挂好，所有机道挡矸设施必須全部收回贴近支架顶梁，然后方可开始进行爆破作业。

3.2.3 检修期间

（1）检修人员检修采煤机和刮板输送机期间，需进入机道或煤壁侧检修时，必须先检查作业点上下机道挡矸设施，确保机道挡矸设施展开，同时在该机道挡矸设施下方和煤壁侧空隙过大处使用废旧皮带进行遮挡，形成对机道有效挡矸，然后安排专人维护机道及煤壁侧顶板煤壁，确保支架接顶严实，初撑力达到要求，作业范围煤壁侧空顶处必须用适长的单体支柱配开块料，按0.8m间距打设临时支护，作业范围内煤壁采用排花、笆片进行背护，保证支护可靠背护严实，防止顶板漏矸、煤壁片帮或抽冒伤人。

（2）工作面检修作业前必须加强“敲帮问顶”，及时清找悬矸，确保人员站在有效支护下进行检修作业，严禁空帮空顶作业。

4 应用效果

通过对该工作面防飞矸设施和相关措施进行不断改良和优化后，使倾斜煤层回采期间“防飞矸”的技术、工艺得到创新，该工作面未发生一起飞矸伤人事故，解决了倾斜工作面飞矸伤人的安全威胁，并且相关工序可以平行作业，提高了功效，增加了工作面推进度，为倾斜综采工作面安全生产提供了安全保障！

5 结语

综上所述，复杂地质环境下倾斜煤层回采期间“防飞矸”研究及运用过程中，通过不断改良和优化后的防飞矸设施和相关措施，相比传统的工艺和技术，创新效果显著、技术上更为可靠、经济上合理，具有较高的安全和经济效益。复杂地质环境下倾斜煤层回采期间“防飞矸”的新技术、新工艺，为煤矿井下安全生产提供一定的实践依据，为煤矿井下倾斜工作面“防飞矸”工作提供了成功案例和宝贵的经验。