成庄矿综放工作面岩顶初采防压溜工艺改进

姬艳波

(晋城煤业集团成庄矿)

综采放顶煤工作面切眼设计为顶板巷布置时，初采容易出现压后溜事故，对工作面正常回采存在较大影响，且事故发生后处理较为困难，安全风险较大[1]。目前，针对这一事故类型尚无成效显著的防治办法，因此研究岩顶初采防压溜的工艺对煤矿安全生产具有较大意义[2-3]。在充分借鉴国内外先进生产工艺的基础上，结合实际，以成庄矿岩顶综采工作面为实验采面，对岩顶初采工艺进行了研究改进，有效减少了压后溜事故的发生。

1 实施前的状况及存在问题

1.1 工作面的概况及主要设备型号

成庄矿综采工作面采用走向长壁、后退式综合机械化放顶煤，一次采全高顶板全部垮落采煤法。割煤使用双滚筒采煤机。

(1)割煤方式：双向割煤、采高3.0 m，截深0.8 m。

(2)进刀方式：端头斜切进刀、进刀距离不少于30 m。

(3)回采顺序：

(4)工作面的主要设备：中间架ZFS5400/17/33；排头(排尾)架：ZFG5800/19/32；MG450/1020-WD型双滚筒联合采煤机；2部溜子：SGZ880/2×400型刮板输送机。

1.2 实施前的状况

目前由于成庄矿地质条件影响导致掘进巷道煤体软，煤顶留不住，在设计工作面切眼时多为顶板巷布置，为掘进创造了良好条件，但由于顶板为泥岩和砂岩共同组成，在设备安装结束后，初采放顶过程中，破碎的矸石落入后溜，导致出现压后溜问题。

1.3 存在问题

在初采放顶时容易造成矸石落入后溜导致负荷增大，在压溜区域扩大时会造成拉架拖后溜困难，后溜不能正常开启，严重时会导致后溜压死、后溜断链或电机负荷大将电机损害，甚至有可能造成冒顶事故和人身伤亡。在放顶前采取后溜上先铺层煤，出现压死后溜后采取人工搬运矸石清除后溜负荷的方法处理压溜事故[4-5]。这样影响了初采进度，耗费了人力物力财力，同时人员进入后溜处理事故，也存在一定安全风险。在综放工作面初采过程中，正常初采时间为7 d，但是由于2317工作面、5305工作面发生压溜，导致2317工作面、4310工作面初采时间为9 d，5305工作面初采时间为10 d。

1.4 改进目的

(1)优化顶板控制方法，减小矸石掉落量，降低后溜负荷。

(2)调整刀煤钻底幅度，在保证设备正常前提下，尽快钻入煤层底板。

(3)降低机电事故发生率，加快推进速度。

(4)降低员工劳动量和劳动强度，优化现场作业环境，保证安全生产正常进行。

2 主要改进方面

2.1 后半部支架顶板联金属网

在综放工作面后半部支架顶板联金属网，减小矸石掉入量，如图1所示。

图1 综放工作面支架顶梁铺网

支架铺网方法为沿工作面50#架至机尾在支架掩护梁尾部上铺设2趟金属网，规格：长×宽=10 m×1.2 m，在联网过程中需注意如下。

(1)在安装支架过程中上单网(6 m×1.5 m，菱形网)，纵向上网，覆盖整个支架，网与网之间搭接不少于100 mm，联网间距不大于200 mm，架前预留300 mm。

(2)金属网的长边搭接不小于0.2 m，每米均匀联接8～10扣，短边搭接0.2～0.5 m，联双排，每排不少于5扣，联网时，扭接不少于两圈半。

(3)初采期间支架前续金属网(10 m×1.2 m)，卧底过程中直到顶梁上方煤厚达1 m时停止上网，正常推进。

2.2 控制刀煤钻底幅度

工作面机头、机尾由顶板巷卧底至底板巷过程中，机头、机尾3～4个架与两巷保持水平，坡度控制在9°～10°平缓过渡。根据支架的性能计算，支架下载幅度超过10°时，支架前后立柱容易发生漏液现象；下载幅度小于9°时，刀煤下载幅度小于90 mm,顶板留煤容易发生掉落，不利于顶板控制。为了加强现场管控，采用班统计、日分析的方法有序控制工作面顶板、坡度。如表1。

表1 综放工作面顶板巷数据收集

2.3 控制机组截深

有效控制机组截深，采取“割小拉大”的措施，缩小工作面控顶距，使支架能有效地控制顶板和保留顶部煤体。

2.4 其他改进

(1)在各种设备安装结束后各设备联合试运转，尤其是后溜，要求在试采前后溜试转时间不得少于24 h，将后溜充分磨合。

(2)为减少矸石与后溜接触面，在后溜上提前铺煤，起到减少设备摩擦的作用。

3 经济效益及安全效益

3.1 经济效益

在经济效益方面，改进前，受初采工艺所限矸石掉入量大，容易造成压后溜事故及衍生的后溜断链等机电事故，会造成经济上的损失。采取新工艺后，不仅杜绝了压后溜事故的发生，又能有效降低设备的损耗，保证了有效的初采时间，更重要的是避免了安全问题造成的经济损失，跟改进前比较，经济效益相当可观。

(1)直接经济损失。若造成压后溜事故，一般需要2 d时间进行处理，若进行三班制作业，每班出勤18人，则清矸和后溜铺煤等零工工耗为2 d×3班×18人×200元/工=21 600元，直接影响生产而造成平均产量上的损失为2 d×2班×2 000 t/班=8 000 t。

(2)间接经济损失。矸石压溜可对后溜设备造成一定的破坏和损耗，严重时则需直接更换新备件，其机电设备方面的额外投入可见一斑；而处理后溜事故需人员进入后溜作业，其安全风险较大，衍生的安全事故造成的经济损耗将无法估量。

3.2 安全效益

通过实施该工艺后，杜绝了压后溜事故的发生，也有效降低了设备的损耗，避免了机电事故的发生。从根本上杜绝了人员频繁进入后溜作业，保证了职工的人身安全。

4 结 论

通过在后半部支架顶板联金属网，可以从环节上防止矸石落到后溜；通过采取控制机组刀煤钻底幅度的方法，可以从源头减少顶板落矸；两者叠加可以有效防范压后溜事故的发生。在成庄矿岩顶综采工作面实验应用这一工艺后，该采面初采期间未发生压后溜事故。随后，在多个工作面进行了试验推广，压后溜事故相比以往明显减少。此种工艺可以有效保障岩顶综采工作面初采的正常推进，对煤矿综采工作面防压溜具有推广和借鉴意义。