倾斜厚煤层综放开采技术探讨

（山西汾西矿业两渡煤业有限责任公司 山西 031302）

倾斜厚煤层综放工作是户外综采放顶煤技术的延伸，是我国煤炭开采中重点科技攻关内容，和传统的煤炭分层开采技术相比，倾斜厚煤层综放技术对于煤矿产业发展有着重大的经济效益作用，一方面通过倾斜厚煤层综放可以实现煤炭开采的高产、高效，另一方面倾斜厚煤层综放具有成本低、经济效益好等优势，现阶段已成为煤矿开采作业中的常用技术。

1.现阶段全国矿区采煤及倾斜厚煤层综采放顶煤开采面对的困难

(1)全国矿区采煤面临着技术创新局限的难题

随着近年来倾斜厚煤层综放技术在各地矿区中的逐步应用，综放技术不断得到完善，综放设备逐步得到改良，例如重型化综放设备、大型化综放设备、自动化综放设备等相继问世。但随着倾斜厚煤层综放技术的不断完善和综放设备的不断改良，我们发现综放技术的创新逐渐呈现出一定的瓶颈特征，具体表现如下：第一，综放设备的使用矿区有限。先进的综放设备基本都属于大尺寸、超重量，且售价、租价高，如图1所示。因此只有大型矿区和矿井才会引进使用，而小型的矿区依然采取传统采煤作业的形式进行，这不仅加剧了各地区煤炭开采量的差异性，同时也导致小型矿区在煤炭开采中意外事故频发，我国整体的煤炭开采产业效率不佳。例如很多地区的中小型矿井，因受井型、井下巷道断面、开采环境及条件、开采资金不充足等原因被迫处于被动开采的状态；第二，因先进综放设备在中小型矿井的应用受限，因此大多数中小型的矿井采矿技术相对落后。很多中小型矿井为了提高作业量，先后根据实况，采取多元化的形式和技术进行煤炭开采技术探索，例如利用滑移支架放顶煤、利用悬移支架放顶煤、利用单体液压支柱顶梁放顶煤等，虽然在短期内这些技术为其带来了不错的经济效益，但是结合其长期的发展规划来看，这些技术仍存在一定的不足，难以支持矿区的长期作业和发展，具有一定的安全隐患。

图1

(2)倾斜厚煤层综放技术中要解决综放设备下滑困难

倾斜厚煤层综放技术的主要设备为运输机和液压支架，我们将其简称为综放设备，上面我们讲到过，综放设备基本都属于大尺寸、超重量，因此在实际采煤作业中，我们要充分考虑到设备受摩擦出现下滑的现象，即综放设备与地面的角度根据物理摩擦力原理计算，当综放设备所受的摩擦力大于下滑力时，综放设备就不会下滑。对此我们在开采作业中要掌握好综放设备与煤层的倾斜角，尽量使其保持在水平20度角内，以防支架、降架脱离顶板后，顶板压力对支架不起作用，出现设备下滑的情况。

(3)倾斜厚煤层综放技术中要解决液压支架倾倒的困难

倾斜厚煤层综放技术在工作中会出现一定的倾角，结合以往实际现场情况来看，当工作面倾角增大时会出现液压支架的重心位置线、顶板压力和支架重力合力作用线偏离支架底座的现象，从而导致支架在合力作用下，向下倾倒。为了避免支架受作用力倒下的意外情况发生，所以我们要尽量使用底座宽、重心高度低的支架，如图2所示：

图2

(4)倾斜厚煤层综放技术中要解决液压支架尾部下滑和歪斜的困难

随着支架后顶煤的放出，将会形成一个漏斗状的防煤趋势，此时若工作面倾角增大，放煤漏斗则会向两侧上方偏斜，即倾斜处两侧上方的顶煤放出增多、下方顶煤放出较少，如果对上述现象不加以解决，则会导致支架尾部受倾斜力作用，向下滑，甚至歪斜。

2.倾斜厚煤层综放开采技术创新策略

(1)优化开采作业的支架设计

液压支架是综放设备的核心所在，其主要工作职能是维护顶板固定性、放煤等，为了避免出现支架倾斜或下滑的现象，我们应对支架进行优化设计，对此可从以下几点进行：第一，适当增加底座宽度。结合上述倾斜厚煤层综采放顶煤开采面对的难题来看，我们应适当增加底座宽度，使支架重心线保持在支架底部垂直的边缘界限内，增加支架的稳定性；第二，降低支架重心高度。支架重心高低与支架稳定性能成正比，因此我们在优化支架中可以通过使用高强度钢板等办法，降低支架的重心高度，提升支架的稳定性能；第三，结合作业的特点，合理增加支架的初撑力和工作阻力。此项原理主要是增加支架与顶底板之间的作用力，通过力的相互作用，使支架的受力状态处于最佳稳定性；第四，采取全封闭支架的方法，提高侧护板高度，增加侧推千斤顶侧推力。当支架处于全封闭时，可以有效避免支架间的煤块流窜，出现空顶的现象，同时适当增加侧护板高度和侧推千斤顶侧推力，可以防止支架下滑和倾倒；第五，加大支架拉架力；第六，增加防倒滑设备。防倒滑设备属于外部辅助防倒滑措施，可以起到很好的防止支架倾斜和下滑等现象发生。

(2)加强回采工艺的创新和完善

要想全面实现倾斜煤层综采的安全放顶煤，除了支架设计，我们还需在回采工艺上不断进行创新和完善，对此可从以下几点进行：第一，加强对回采工艺中工作面伪斜的布置。工作面伪斜布置主要是指将工作面伪仰斜布置，既让工作面保持一定的倾斜角度，同时又不会出现倾斜角度过大的现象，其一方面可以减少工作面倾角，另一方面在综采设备进行推溜和移架作业时，会借助力的作用防止支架下滑，但需注意的是伪斜角的角度应结合工作面的实况进行，以重量平衡为原则进行布置；第二，在回采工艺中的推溜、移架作业实操中按照由下及上的操作流程展开作业。推溜和移架是回采工艺的重要程序，主要是指借助作业面和设备对放顶煤进行二次开采和放顶，为了支架的稳定性，我们在推溜和移架中应按照由下而上的顺序进行操作，一方面利用工作面向上的操作力作用，抵消下滑的力，另一方面保持支架的稳定和平衡，避免支架倾斜的现象。

(3)加强对倾斜厚煤层综放的作业管理

除了必要的工艺创新和技术优化之外，我们在倾斜厚煤层综放作业中还要加强作业管理，提高倾斜厚煤层综放作业的安全性和秩序性，具体可从以下几点进行：第一，要求相关作业人员要严格控制采高，严禁超高采煤。采高主要是指超过采煤高度标准进行采煤，具有一定的安全隐患，是导致采煤意外事故频发的重要原因之一，对此我们在倾斜厚煤层综放作业时，要严格要求所有相关人员，不得超高采煤。首先，我们要严格要求煤机司机，告知其在割煤时，一方面要按照技术规范的标准，进行采高控制，另一方面要将顶煤割平，不留台阶或缝隙空间，给支架顶梁和顶煤充分的接触“机遇”，保证支架的支撑力。第二，做好移架注意事项。移架关系到支架的稳定性和使用寿命，首先我们应坚持带压移架，即在移架时，要求工作人员先打开操作阀，然后再降柱，当明确支架能挪移后再关闭降柱操作阀，保证支架带压擦顶一次性完成。其次，我们要结合作业实况，及时挪移支架，即当煤机作业撤离后，及时启动前探梁护顶，避免顶煤在架前塌落，然后在紧随跟煤机，及时移架。需要注意的是，在随煤机移架中，切忌不要收回侧护板，且若中间出现支架挤死的情况，轻轻挪动一下护板即可；第三，定时调整支架。支架在作业中会因方向等出现下滑或倾斜，对此我们需及时进行调整或挪移。

3.结束语

倾斜厚煤层综放技术作为现阶段煤矿采煤的主要技术，现已被广泛应用，但在实际作业中仍存在一定的难题，例如要解决设备下滑、倾斜、不稳定性等问题。针对上述难题，首先我们应优化支架设计，通过加大支架底座宽度、降低支架重心高度等提高支架自身的稳定性。其次，创新完善回采工艺，坚持从下往上、由下而上的工作原则；最后，加强作业管理，例如严格控制采高、坚持带压及时移架等。