大倾角综采工作面安全开采管理技术

（四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿，四川华蓥 638600）

0 引言

我国西南地区的大部分煤矿，随着开采水平向深部延深，都将面临煤层倾角越来越大的问题，回采工艺和设备配套也存在较大困难。随着我国对安全生产工作的日益重视，安全的重要程度已经超过生产，转变为“安全为天”“安全得不到保障就不能生产”，在如此大的安全压力下，煤矿为了生产只能加大安全监管，预控安全风险，减少安全隐患，通过提高安全管理水平保障生产稳定[1-8]。

绿水洞煤矿回采的3212（Ⅱ）综采工作面平均倾角58°，矿井下水平延深煤层倾角也不会低于50°，对于绿水洞煤矿来说，如何在如此大的倾角上保证安全生产是关乎企业生存的关键。矿井结合多年回采35°煤层及近些年回采45°以上煤层的经验总结出了以设备管理和工艺管理为基础的安全管理方法，通过在3212（Ⅱ）综采工作面组织实施取得了良好的效果。

大倾角工作面的最大安全威胁就是飞矸伤人，在倾角超过40°的综采工作面防飞矸伤人工作更是贯穿生产与检修最核心、最重要的工作。

1 防飞矸管理

在3212（Ⅱ）综采工作面回采过程中，绿水洞煤矿总结出以人的行为管理为目标的管理理念。3212（Ⅱ）综采工作面所面临的风险要比以前倾角在40°以下的工作面高很多。超过40°的倾角，飞矸造成的威胁成倍增长，即使是一个直径50mm的飞矸打在人身上也可能造成骨折，并且工作面底煤受重力的影响容易垮落。工作面底板也可能受风、水的侵蚀剥落，移架时残留的伪顶，离层的直接顶，煤壁片帮，检修时掉落的工具，搬抬时滑落的配件等都会从工作面机道或液压支架架前冲向端头支架，在工作面作业的人员稍有不慎就可能被打伤。倾角过大还会给人员站立带来非常大的影响，人员在底板上基本无法站稳，工作面刮板输送机内也基本没有人员站立的位置，检修采煤机、刮板输送机、电缆夹时人员就可能因踩滑等各种原因发生坠落事故。为了避免人员在液压支架架前被飞矸打伤，人员就只能在液压支架连杆上行走，行走极为不便，踩滑摔倒偶有发生，所以在现场管理中人员行为的管理就成为最重要的一环。制定工作面管理制度和规程措施时必须考虑到工作面平行作业的问题，人员防坠落的问题，设备检修、割煤时防飞矸的问题，检修人员作业时的站立位置问题，严格控制生产、检修的工序，并加强安全监督力度，才能将作业人员的安全风险降到最低。

2 装备改进提升

在攻克大倾角工作面的过程中，工作面挡矸装置经历了三代变革，从最初的简易挡矸门，到不能封闭工作面的液压千斤顶挡矸门，再到最后的依托工作面刮板输送机能完全封闭工作面的液压千斤顶挡矸门，解决了工作面煤矸窜入液压支架内伤人的问题。同时在液压支架内安设架间挡矸门和增设挡矸网，解决了工作面移架时掉矸下窜伤人的问题。

当倾角达到40°时，即使不开动刮板输送机，煤矸也会受重力影响滚到机头，这时工作面刮板输送机就不再需要安设电机，桥式转载机会面临经常被冲击下来的煤矸压死的问题，目前绿水洞煤矿主要采用两种办法解决桥式转载机被压死的问题，一是加大桥式转载机功率，由之前的160kW增加到200kW或315kW，这样极大地提高了桥式转载机的运载能力，基本解决桥式转载机被压死的问题，二是增加桥式转载机开机的频率，稍有煤矸堆积或预见即将有煤矸堆积前都必须启动桥式转载机，同时降低采煤机的牵引速度，防止煤矸堆积速度超过桥式转载机的运载能力造成被压死。

由于大量的煤矸从工作面冲击而下，端头支架的各个挡矸板必须要有足够的强度才能经受住飞矸的冲击，端头支架挡矸板的耐用性成为首要考虑的问题，所有的挡矸板都必须做加强筋处理，同时各个挡矸板的连接处都要尽量做到间隙小，因为煤矸冲击会造成煤矸变成细小的粉末，这些细小的粉末会直接从挡矸板的缝隙中冲入端头支架人行侧内，造成行人通道堵塞，清理这些粉末也相当耗费时间，若不清收干净也会造成端头支架无法推移到位，严重制约生产。

虽然目前解决了工作面飞矸和端头支架挡矸的问题，但真正最大的威胁是当工作面内的设备出现了故障，或者是采煤机在工作面中部或下部出现了故障而无法牵引，只能在工作面内进行检修时，保证作业人员安全的唯一办法就是在工作面内设挡矸装置，但倾角越大设置挡矸装置的难度也越大，单体液压支柱基本无法打设，人员在机道内站立都成问题，更何况搬抬100多斤的单体液压支柱，于是使用液压千斤顶做支撑机道挡矸门的理念应运而生，在3212（Ⅱ）综采工作面每10架液压支架安设1组，机道挡矸门打开后能封闭大半工作面空间，这时再配合方木和笆片，就可实现工作面的全封闭，加之护帮板对煤壁的支护，将人员在工作面中、下部检修作业时飞矸造成的威胁降到最低。

绿水洞煤矿在设备方面的最大优势就是公司下属单位嘉华机械公司在大力支持设备的改进，以前嘉华机械公司没有做“三机”配套时，都需要矿井自己做“三机”配套方案，提出有一些想法，但各个设备厂家不一定会采纳，导致一些设备不能很好地适应坡度变化带来的问题。而嘉华机械公司认真收集公司下属各个煤矿反馈的问题，加以改进，便于制造出更适应本公司煤矿实际的装备。

3 采煤工艺优化

为了防止工作面刮板输送机下滑，绿水洞煤矿在采煤工艺上发生了几次重大的改变，工作面布置从最开始的真倾斜到机头超前机尾的仰斜，最后到现在的机尾超前机头的俯伪斜，最终确定了大倾角综采工作面最理想的推进方式应采用俯伪斜开采。

绿水洞煤矿最初采取仰伪斜开采是为了控制工作面刮板输送机的下滑，认为在推溜时从机头向机尾进行，若机头超前，就会产生一个向上推刮板输送机的量，这个向上的量正好可以抵消刮板输送机下滑的量，这种做法在40°～50°的采煤工作面有一些效果，但同时也存在一些问题，一是由于工作面采用仰伪斜布置，工作面割煤、片帮、移架垮落的煤矸都会随着重力作用冲入机头的部分液压支架内，工作面机头越超前，影响的液压支架越多，造成了极大的安全威胁，二是虽然刮板输送机机头部分稳住了不下滑，但由于工作面上部刮板输送机上窜的量跟不上机头上窜的量，导致工作面刮板输送机上部相对向下，下部相对向上，中间部分无处可走而被挤压抬高，损坏设备。

仰伪斜开采的这些问题，随着俯伪斜开采的出现而被一一解决，工作面煤壁变得更稳定，片帮几率下降，飞矸再也不会冲击到液压支架内，极大地提高了作业人员的安全，同时也保护了设备。但按照仰伪斜的原理，俯伪斜布置工作面本应该越推进，刮板输送机下滑得越厉害，但在3212（Ⅱ）综采工作面却没有出现这种情况，这是由于在采用俯伪斜开采时不再使用以往从机头往机尾的推溜方式，而是采用从机尾向机头推溜，并使用好液压支架的调推千斤顶并加强液压支架的排架，防止液压支架下滑，能够做到完全稳住刮板输送机不下滑，甚至还能达到上窜的效果。

工作面防飞矸方面，除了在工作面布置、挡矸装置上进行改进外，还对割煤工艺进行了调整和变化。以前大倾角工作面割煤时都是采用下行单向割煤，上行空刀，在机尾进刀，割煤时前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，返刀时前滚筒割底煤，后滚筒割顶煤的割煤工艺，采煤机司机在割煤时站在滚筒的位置看采高，后滚筒割顶煤时，受滚筒剪切力的缘故，被割碎的煤矸被抛射得较高，可能反弹到工作面液压支架内，对前滚筒司机造成较大的威胁。为克服这一困难，矿井在3212（Ⅱ）工作面采用下行单向割煤，上行空刀，在机尾进刀，割煤时前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，返刀时前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤的割煤工艺，成功解决了割煤时前滚筒割煤司机受飞矸威胁大的问题。

倾角越大的工作面，采空区顶板管理就必须越严格。虽然《煤矿安全生产标准化》规定采空区悬顶面积不超过10m2，但如若遇到工作面顶板完好，不易垮落，若不提前进行预裂爆破和强制放顶，工作面初采后，由于采空区没有被矸石填充掩埋，受到水的浸泡和重力的影响造成工作面底板垮落，液压支架无法支撑的严重后果。在大倾角综采工作面防止底板不推底也是一项重要的工作，所以大倾角综采工作面机尾顶板超前预裂爆破和强制放顶，应作为一项常态化的工作。

通过对采煤工艺的改变和优化，既保障了作业人员的安全，又提高了劳动效率，保证了矿井生产有序进行。

4 结语

（1）纵使有再好的设备和工艺，在现场管理上没有严格的标准，不逗硬执行，最终也会造成严重的事故，无论是设备还是工艺，都需要经得起实践的检验。（2）设备检修同样需要制定标准，检修人员按照标准进行检修，验收人员严格按照检修标准进行验收。安全生产标准化能否严格执行，作业人员能否真正按照标准化的要求作业，这些都是非常重要的。（3）在大倾角综采工作面，减少设备故障就是保障作业人员的安全，就可以减少非生产影响时间；安全生产标准化是基础，设备故障率降低后，最终才能保证采煤工作面能安全顺利推进。