大傾角綜采工作面的回采管理

程云崗

淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 淮南 232001

大傾角綜采工作面的回采管理

程云崗

淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 淮南 232001

大傾角煤層綜采時(shí)，對(duì)設(shè)備的防倒防滑、支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有特殊的要求，結(jié)合某綜采面的生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)管理上的五大難題提出了相應(yīng)的措施，總結(jié)了大傾角綜采面設(shè)備的防倒、防滑措施，詳細(xì)闡述了支架穩(wěn)定性的控制原則和方法，通過(guò)這些措施保證了大傾角綜采面的安全生產(chǎn)，同時(shí)也大幅度提高了工作面的單產(chǎn)。

Abstract

There are special requirements for anti-collapse and anti-skid of fully mechanized mining equipment,and the stability of the support system in steeply dipping seam. Corresponding measures for the five major problems in the management are presented, combined with production practices of a fully mechanized mining face. Anti-skid measures of fully mechanized mining equipment in steeply dipping seam were summarized, the stability of the support control principles and methods are described in detail. Through these measures to ensure the safety production of steeply dipping seam, but also greatly improve the yield of the face.

Keywords

steeply dipping seam; fully mechanized mining face;mining management

實(shí)驗(yàn)面概況

實(shí)驗(yàn)綜采工作面走向長(zhǎng)900m，傾斜長(zhǎng)200m，煤層傾角平均30°，開(kāi)采B4煤層，B4煤層為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的厚煤層，煤厚為1.2m～4.0m，平均為3.2m。工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。針對(duì)本工作面煤層傾角在25°～32°之間，要求架型都要有防倒防滑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，另外再增加防倒防滑的附加裝置。采用的主要設(shè)備有：MG300/700型采煤機(jī)落煤、裝煤，SGZ764/630型刮板刮板機(jī)運(yùn)煤，ZZ4400/18/38和ZZ4800/18/38支撐掩護(hù)式支架支護(hù)頂板。

1 回采管理難題及措施

1.1 五大難題

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和研究現(xiàn)狀分析得知，大傾角綜采工作面在回采管理中具有五大難題：

1）煤和矸石的自溜性強(qiáng)，向下的沖擊力大，容易造成飛矸傷人、沖倒支架等事故。

2）頂板法向壓力小、層向分力（下滑力）大，支架穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)推垮或倒棚事故。

3）易于發(fā)生“一點(diǎn)突破，快速抽冒”，誘發(fā)抽、冒、漏、片、推等事故，頂板很難管理。

4）底板具有下滑趨勢(shì)，容易造成支架失穩(wěn)，出現(xiàn)倒架、咬架等事故。

5）采面內(nèi)各個(gè)作業(yè)工序間應(yīng)具有一定的安全錯(cuò)距，生產(chǎn)技術(shù)方面的管理難度較大。

1.2 采取的針對(duì)性措施

針對(duì)大傾角綜采面回采管理方面的“五大難點(diǎn)”，要盡力保證頂板完整，堅(jiān)持上行移架、帶壓移架、擦頂移架、移后調(diào)架的原則，做到支架一次移夠步，片幫嚴(yán)重的地方要采取超前移架或打靠幫柱，頂板離層脫落的地方必須背實(shí)背嚴(yán)，禁止超高或支架不接頂現(xiàn)象。在支護(hù)方面要以“穩(wěn)”為主，兼顧“支”和“護(hù)”。

1）“支”：因大傾角綜采面頂板法向壓力小，故支架載荷會(huì)稍有降低，然而為了有效控制頂板的下滑、還需使支架有一定抗推力，這就要求支架必須保證一定初撐力。大傾角實(shí)驗(yàn)綜采面，根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算，所選支架支護(hù)強(qiáng)度Q為0.76MPa（ZZ4400/18/38）和0.83MPa（ZZ4800/18/38），支護(hù)強(qiáng)度滿足頂板壓力的要求。

2）“護(hù)”：要達(dá)到兩個(gè)目的。其一，要盡力做到不發(fā)生“抽、冒、漏、片”事故；其二，為“支”創(chuàng)造良好的條件，因?yàn)椤白o(hù)”是“支”的前提，若護(hù)不住便支不好。

3）“穩(wěn)”：“穩(wěn)”是防止大傾角綜采面發(fā)生頂板事故的根本措施，支架若無(wú)勁則不穩(wěn)，要保證支架穩(wěn)定性，必須使支護(hù)系統(tǒng)具有必要的剛度。

總之，管理大傾角綜采面頂板，“支”作為手段、“護(hù)”為支護(hù)的前提、“穩(wěn)”才是最終目的。

另外，在勞動(dòng)組織方面，應(yīng)充分考慮各個(gè)作業(yè)工序間的時(shí)、空錯(cuò)距，使它們之間的相互威脅降到最低程度。在上、下出口處，要充分考慮大傾角綜采面兩巷和采面的空間位置，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際采取特殊措施，嚴(yán)防發(fā)生蹬空、臺(tái)階。

2 采煤機(jī)、刮板機(jī)防滑的技術(shù)措施

2.1 采煤機(jī)防滑

要防止采煤機(jī)的下滑，除依靠煤機(jī)本身的牽引鏈固定在刮板機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾進(jìn)行牽引外，還采取了下列措施：

1）必要時(shí)可在回風(fēng)順槽配備1臺(tái)安全絞車，該液壓絞車與煤機(jī)同步牽引，且和牽引鏈共同控制采煤機(jī)。

2）煤機(jī)上行割煤時(shí)，落煤后及時(shí)拉架移溜，刮板機(jī)的彎曲段盡量靠近煤機(jī)，若發(fā)生煤機(jī)下滑則可沿刮板機(jī)彎曲段割入煤體，止住下滑。煤機(jī)上行割煤停止后，其前后滾筒全部落地，增大防止下滑的阻力。若采用下行割煤時(shí)，煤機(jī)要割入煤壁后方可停機(jī)。

3）煤機(jī)上方頂板若有大塊巖石冒落，禁止巖塊從煤機(jī)底下通過(guò)，以防由于巖塊過(guò)大過(guò)不了煤機(jī)，反而將煤機(jī)牽引鏈沖斷。

4）回采工作要過(guò)斷層時(shí)，煤機(jī)的割煤阻力增大，這時(shí)可根據(jù)需要采用放震動(dòng)炮的辦法，松軟斷層帶巖石，以減少割煤阻力，然后再割煤。

5）工作面要加長(zhǎng)或縮短刮板機(jī)時(shí)，可使用防滑千斤頂把煤機(jī)給鎖住。

2.2 刮板機(jī)防滑

綜采面液壓支架與刮板機(jī)是互相聯(lián)系、互相制約的，它們的移動(dòng)將互為支點(diǎn)。若刮板機(jī)下滑，會(huì)促使液壓支架下滑；若支架下滑，則促使刮板機(jī)也下滑。所以應(yīng)盡量控制它們間的相對(duì)移動(dòng)。

1）刮板機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾處各打一根地錨，加強(qiáng)錨固；增加推溜導(dǎo)桿的強(qiáng)度，使支架與運(yùn)輸機(jī)之間抑制作用得到較好利用。

2）可采用雙向割煤，單向推移刮板機(jī)、移架。煤機(jī)上行割煤時(shí)，液壓支架除第一和第二架外，推溜、移架順序從下往上進(jìn)行。煤機(jī)下行割煤時(shí)，采用分段式從下往上推溜、移架。旨在通過(guò)刮板機(jī)在推移過(guò)程中產(chǎn)生的部分上移量來(lái)抵消一定的下滑量，限制刮板機(jī)下滑；

3）移架時(shí)，要做到移一組支架并及時(shí)將支架調(diào)正，保證支架與刮板機(jī)呈垂直狀態(tài)，防止刮板機(jī)下滑；

4）嚴(yán)格控制工作面下端三架支架的下滑[1]。支架與刮板機(jī)按要求聯(lián)接好，以防支架的底腳下滑而導(dǎo)致刮板機(jī)下滑。

3 支架的穩(wěn)定性控制[2]

支架的穩(wěn)定性控制，其目的就在于要盡量降低不利因素的影響，從而提高支架穩(wěn)定性，相應(yīng)的控制原則和方法[3]如下所述。

3.1 單個(gè)支架

1）在保證液壓支架對(duì)頂板有足夠支護(hù)強(qiáng)度的前提下，設(shè)法減輕支架的重量。

大傾角綜采面礦壓顯現(xiàn)的主要特征為：由于采空區(qū)的不均勻充填而導(dǎo)致沿采面傾斜方向的來(lái)壓順序、來(lái)壓強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的不均衡，且頂板作用在支架上的載荷較緩斜煤層時(shí)要小。另外，因支架穩(wěn)定性和其重量呈反變關(guān)系，故在支護(hù)強(qiáng)度滿足要求的前提下，要盡量減輕支架的重量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性的提高，同時(shí)也有利于支架的調(diào)整和搬家。對(duì)于實(shí)驗(yàn)工作面，由于架型已定，支架自身的重量已不能改變，在生產(chǎn)中主要是設(shè)法減少基本頂?shù)膩?lái)壓強(qiáng)度，以及直接頂因超前破斷的載荷附加作用于支架上的重量。

2）增設(shè)防倒、防滑裝置。如在頂梁和底座上面安設(shè)側(cè)推千斤頂、防滑底調(diào)梁，采用加強(qiáng)型側(cè)護(hù)板等。

3）適當(dāng)提高支架的初撐力，盡量降低支架對(duì)底板的比壓。因?qū)嶒?yàn)工作面架型已定，故從提高支架穩(wěn)定性的角度出發(fā)，在支架支設(shè)時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高初撐力，正常工作時(shí)應(yīng)充分利用支架的工作阻力，移設(shè)支架時(shí)要保持一定的阻力。尤其要注意的是，提高支架阻力必須保證支架和頂?shù)装逡佑|嚴(yán)密，要以不破壞底板為前提。這就要靠加大支架底座面積或調(diào)整支柱的位置，實(shí)現(xiàn)降低底板比壓，以及使其均勻分布。

為提高支架初撐力，實(shí)驗(yàn)工作面除采用BRW400/31.5高壓泵外，支架的總進(jìn)、回液管路使用粗管徑，以減少泵站壓力管路的損失，從而提高支架初撐力，增大支架和頂?shù)装彘g的作用力。

4）嚴(yán)格控制采高[3][4]，適當(dāng)加快工作面推進(jìn)速度，控制采高實(shí)質(zhì)上就是要控制支架的高度。實(shí)際生產(chǎn)中，超高開(kāi)采既降低了支架的橫向穩(wěn)定性，又使得推溜、移架變得困難。所以說(shuō)，在保證采面回采率達(dá)到要求的前提下，應(yīng)嚴(yán)格控制采高，增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)咬架、擠架現(xiàn)象。另外，適當(dāng)加快工作面的推進(jìn)速度還可減輕直接頂板破斷時(shí)對(duì)支架的作用，從而提高支架的橫向穩(wěn)定性。

3.2 工作面的支護(hù)系統(tǒng)

除保證單個(gè)支架在工作過(guò)程中的穩(wěn)定外，工作面支護(hù)的穩(wěn)定性還要考慮支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：

1）安設(shè)端頭支架及排頭、排尾支架組，使整個(gè)采面形成具有較穩(wěn)定的整體性和可靠依托的支護(hù)系統(tǒng)。一般情況下，排頭、排尾支架組是用附加裝置將3～5架基本架連成整體而構(gòu)成，端頭支架則要根據(jù)實(shí)際條件進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)和布置。

在實(shí)驗(yàn)工作面，重點(diǎn)控制的是下端頭支架的防倒防滑。工作面機(jī)頭安設(shè)3架裝有固定裝置的支架（固定架），使用支架的防倒、防滑機(jī)構(gòu)把三臺(tái)支架連成整體，可防止支架的下滑或倒架，也保障了相鄰其它架的穩(wěn)定性。工作面移前三架固定支架的順序：先移第三架，再移第一架，最后移第二架。移架時(shí)，要用好防倒、防滑、調(diào)架千斤頂來(lái)進(jìn)行調(diào)架，且要兩人密切配合，一人負(fù)責(zé)向前移架，另一人負(fù)責(zé)操縱防倒、防滑千斤頂，保證固定架發(fā)揮其固定作用。移第三架時(shí)，要給第一、第二支架注液，保證其初撐力在24MPa以上，以防倒架。

2）采面沿走向布置成偽仰斜。其目的之一是能夠減少工作面的實(shí)際傾角，減緩傾角對(duì)支護(hù)穩(wěn)定性的影響；其目的之二是在推溜、移架時(shí)，形成部分向上的分力來(lái)抵消設(shè)備的下滑力，可有效控制和調(diào)整采面設(shè)備的下滑狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)工作面就是把采面調(diào)成機(jī)頭超前機(jī)尾來(lái)布置的。采用特殊的回采工藝，例如由下向上逐次帶壓移架等，充分發(fā)揮各個(gè)工序的特點(diǎn)來(lái)提高整個(gè)采面設(shè)備、支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3）減小工作面浮煤量，控制水或其它液體的泄漏，防止因浮煤、水或其它液體而減小設(shè)備與底板之間的摩擦系數(shù)。做到及時(shí)清理浮煤，嚴(yán)防液體泄漏。

4）若支架出現(xiàn)偏移或歪扭，則會(huì)加劇支架構(gòu)件間的連接銷子的變形或切斷，最終發(fā)生支架的嚴(yán)重傾倒。因此，在減少支架結(jié)構(gòu)件裝備空隙的同時(shí)，最好能采用高強(qiáng)度的連接構(gòu)件，這樣既減少了構(gòu)件的變形量，還可防止液壓支架的結(jié)構(gòu)變形，增強(qiáng)其穩(wěn)定性，且利于支架的日常檢修。

5）生產(chǎn)中，對(duì)支架工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)也是至關(guān)重要的。液壓支架上可安裝自動(dòng)檢測(cè)初撐力和工作阻力并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄的儀器儀表，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)支架的初撐力、受力狀況，發(fā)現(xiàn)情況可及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)支架在降、移、升和平常工作中的穩(wěn)定可靠。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)管理方面

1）嚴(yán)把工程質(zhì)量管理關(guān)，液壓支架工必須熟悉液壓支架的性能、構(gòu)造原理和液壓控制系統(tǒng)，懂得頂板管理方法，操作前必須觀察頂板變化情況，操作時(shí)要掌握八項(xiàng)操作要領(lǐng)，做到快、勻、夠、正、直、穩(wěn)、嚴(yán)、凈。

2）移設(shè)支架時(shí)，可先打開(kāi)移架千斤頂控制閥，再進(jìn)行適度的降架卸載，這時(shí)要時(shí)刻注意立柱壓力表的顯示，保證擦頂前移時(shí)立柱的實(shí)際殘余支撐力能滿足移架、支架又不會(huì)下滑傾倒的要求，且要一次快速拉架到位。

3）及時(shí)調(diào)架[5][6]，發(fā)現(xiàn)支架略有傾斜時(shí)可用側(cè)護(hù)板調(diào)整；傾斜或傾倒嚴(yán)重時(shí)，需用木柱式單體柱進(jìn)行調(diào)整。

4）改善采煤工藝和提高操作管理支架的水平。嚴(yán)防超高采煤；及時(shí)維修支架，保證支設(shè)有效；用好防倒防滑裝置；保持良好的移架順序；頂?shù)装逡３制秸?，工作面要保?“三直一平”。

4 結(jié)語(yǔ)

1）針對(duì)大傾角回采工作面管理的“五大難點(diǎn)”，要盡力保證頂板完整，堅(jiān)持上行移架、帶壓移架、擦頂移架、移后調(diào)架的原則，在支護(hù)上要以“穩(wěn)”為主，兼顧“支”和“護(hù)”的原則。

2）綜采面液壓支架和刮板刮板機(jī)是互相聯(lián)系、互相制約的，二者的移動(dòng)互為支點(diǎn)，要盡量控制兩者的相對(duì)移動(dòng)。開(kāi)采大傾角煤層的走向長(zhǎng)壁工作面，沿偽傾斜布置、仰斜推進(jìn)有利于支架自身的穩(wěn)定，防止液壓支架失穩(wěn)(下滑、傾倒) 主要依靠支架自身的穩(wěn)定，同時(shí)還應(yīng)充分發(fā)揮支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3）對(duì)工作面的安全生產(chǎn)管理措施要得力，遇到特殊情況處理要及時(shí)。通過(guò)保證支架的初撐力、及時(shí)支護(hù)、保持合理的推進(jìn)速度、有效控制采高等措施，可實(shí)現(xiàn)有效管理頂板，保證工作面的安全生產(chǎn)。

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Mining Management of Fully Mechanized Mining in Steeply Dipping Seam

Cheng Yungang
Huainan Vocational & Technical College, Huainan, Anhui 232001

TD823.21

A

程云崗(1980-)，男，山西黎城人，講師，工學(xué)碩士學(xué)位，從事煤礦開(kāi)采方面的教學(xué)與研究工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.030

安徽省高等學(xué)校省級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目（編號(hào)KJ2012Z386）

大傾角煤層；綜采工作面；回采管理