急傾斜中厚煤層安全高效開采保障技術(shù)研究

張先成

摘 要：為實現(xiàn)急傾斜中厚煤層的安全、高效開采，通過組織研究和現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，不斷完善和改進設(shè)備、設(shè)施部分功能和開采工藝。經(jīng)過改進，有效解決了急傾斜綜采工作面頂板支護和防飛矸技術(shù)難題，杜絕冒頂和飛矸傷人事故，安全狀況得到改善，實現(xiàn)急傾斜煤層安全、高效開采，提高了工作面產(chǎn)量和工效，降低了工人勞動強度。

關(guān)鍵詞：急傾斜；中厚煤層；綜采；防倒防滑

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0049-02

廣能公司綠水洞煤礦隨著開采水平的延伸和開采深度的增加，礦井地質(zhì)災(zāi)害越來越嚴重，礦井地質(zhì)條件也變得越來越復(fù)雜，+350 m水平規(guī)劃開采區(qū)域大部分煤層傾角已經(jīng)達到或超過45°，屬于急傾斜煤層開采范疇，而且綠水洞煤礦現(xiàn)已升級為煤與瓦斯突出礦井，工作面在回采過程中存在煤層瓦斯帶來的影響。要想改善煤礦井下工人的作業(yè)環(huán)境，降低工人勞動強度，提高礦井煤炭產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，就需要對礦井復(fù)雜地質(zhì)條件下急傾斜煤層開采技術(shù)進行深入研究。

1 急傾斜綜采設(shè)備性能及防倒、防滑

1.1 雙滾筒采煤機

急傾斜綜采工作面采用MG250/620-QWD采煤機為無鏈牽引，利用采煤機牽引箱的驅(qū)動齒輪和行走箱的行走齒輪與安裝在運輸機上的銷排嚙合，另一側(cè)利用滾輪在輸送機靠煤壁側(cè)的鏟煤板上滾動以保持機身平衡。采煤機設(shè)置有液壓制動系統(tǒng)，在保證一個制動器失效的情況下也能滿足采煤機的運行和制動，從而不因僅有一個制動器而出現(xiàn)采煤機下滑的現(xiàn)象。割煤方式由雙向割煤調(diào)整為下行割煤、上行收浮煤的方式。

1.2 刮板輸送機

刮板輸送機采用SGB-730/160型，因工作面采煤機是騎在刮板輸送機上的，同時輸送機作為采煤機運行的軌道，所以刮板輸送機是保證采煤機穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。刮板輸送機是通過工作面液壓支架與輸送機的硬性連接進行控制，液壓支架對刮板輸送機下滑有較大的控制能力，只有保證液壓支架不下滑，刮板運輸機才不會下滑。

1.3 液壓支架

液壓支架采用ZJ3600/15/36型，支架采取主動防倒、防滑機構(gòu)，即頂梁左右側(cè)護板和底座雙側(cè)調(diào)架梁在支撐狀態(tài)下移架，可防止移架過程倒架、滑架，能使液壓支架與工作運輸機始終保持垂直的理想使用狀態(tài)。

架前旋轉(zhuǎn)保護裝置：重新對支架推溜框和推溜框與工作面運輸機的連接頭進行了優(yōu)化設(shè)計和改造，加長了推溜框，增加了連接頭長度和強度，調(diào)整了連接頭與運輸機的連接方式，有效提高了工作面刮板運輸機止滑效果。

規(guī)范并調(diào)整了回采工藝中的移架順序，即由原自下而上移架調(diào)整為自上而下順序拉架、調(diào)架，解決了原支架無上行位置時向上排架困難的問題。

1.4 上端頭液壓支架

上端頭液壓支架采用ZTJ4600/13/31型支撐掩護式上端頭液壓支架，適應(yīng)的采高范圍在1.6～2.9 m。該支架與工作面具有以下作用：增強底板強度，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)煤層傾角變化且不下滑，增強對煤壁側(cè)頂板的控制和起護幫的作用，減少機尾段煤壁片幫造成的影響。該支架于2011-04獲國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利授權(quán)，專利名稱為“一種用于大傾角采煤工作面的上端頭液壓支架”，專利號為ZL201020514323.X.

1.5 下端頭液壓支架

下端頭液壓支架采用ZTHJ11400/15/23型橫式端頭支架，這種支架頂梁可隨煤層傾角變化支撐頂板，且立柱行程大于升降座千斤頂行程，可使頂梁向上擺角適應(yīng)頂板傾角變化，能承受大傾角煤層復(fù)雜頂板壓力和動力，且支撐狀態(tài)穩(wěn)定、承受壓力強、空間占用小、適應(yīng)能力強。該支架于2009-07獲國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利授權(quán)，專利名稱為“一種傾斜和急傾斜煤層門形底座端頭液壓支架”，專利號為ZL200820099353.1.

2 急傾斜綜采工作面安全防護

2.1 護壁板

工作面機尾采煤機停機檢修段（長度不超過20 m）和采煤機電纜接線盒處由于未安裝架前擋矸門，液壓支架經(jīng)常無法完全對支護煤壁側(cè)頂板，因此對機尾段液壓支架特別增設(shè)了護壁板，以防止煤壁片幫飛矸傷人。

2.2 架前擋矸裝置

架前擋矸板主要包括擋矸板、擋矸板加強筋、千斤頂、千斤頂連接上座、千斤頂連接下座、千斤頂伸縮桿連接座、翼板等。翼板通過翼板連接螺栓連接在擋矸板上，并安裝在擋矸板左側(cè)，與擋矸板呈15°連接。這樣做不僅不影響相鄰液壓支架架前擋矸板的對接安裝，而且可有效防止飛矸從相鄰兩架擋矸板之間的間隙竄出傷人。當(dāng)工作面換向開采時，翼板可安裝在另一側(cè)，滿足不同采煤工作面方向的開采要求。機尾采煤機除停機檢修位置外，工作面必須安裝架前擋矸門，且處于常閉狀態(tài)，防止片幫煤矸飛竄傷人。工作面除檢修設(shè)備、清收浮煤、處理采煤機電纜及電纜夾可將架前擋矸門降下外，正常情況下應(yīng)使架前擋矸門全部升到位。

2.3 架前擋矸柔性皮帶

因采高變化或采煤機司機未將頂?shù)装甯钇剑辜芮皳蹴烽T與液壓支架頂梁之間出現(xiàn)空隙時，采用增掛柔性架前擋矸皮帶，可對架前實現(xiàn)全封閉，防止飛矸竄入。沿工作面傾斜方向在液壓支架架前間隔布置柔性擋矸皮帶，防止液壓支架與刮板輸送機之間通道煤矸滾落傷人。該皮帶安裝簡單方便，拆卸更換便捷。

2.4 架間擋矸裝置

在使用擋矸裝置時，通過液壓千斤頂活塞桿伸出和收回，將橫向擋矸門從縱向擋矸門中拉出，起防飛矸、架間調(diào)矸傷人的作用。當(dāng)有人員需要通過擋矸裝置時，將千斤頂活塞桿收回，橫向擋矸門被推回縱向擋矸門內(nèi)，活塞桿的伸縮采用閥片操作，比人工推拉更省力。橫向擋矸門通過螺栓與吊掛門上的導(dǎo)向孔連接，手動擋矸門采用嵌入式置于橫向擋矸門中，通過限位螺栓限位。在采煤工作面分段布置的液壓支架頂梁上側(cè)設(shè)置擋矸門，要求既能上下升降，又能左右開關(guān)。當(dāng)煤層傾角<45°時，架間擋矸門每10架支架間設(shè)置一組架間擋矸門；當(dāng)煤層傾角≥45°時，每5架支架間設(shè)置一組架間擋矸門，架間擋矸門需處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.5 下端頭可伸縮移動擋矸裝置

當(dāng)工作面煤層傾角超過煤的自然安息角時，工作面采下的煤（矸）加速下滾下竄，到達工作面下口時速度最快，沖擊力最大，難以保證下出口的人員通行以及支柱、回柱、轉(zhuǎn)載機機尾維護等工作人員的安全。經(jīng)過反復(fù)研究決定，在采用3個橫式端頭支架的基礎(chǔ)上，在端頭支架上設(shè)置可伸縮擋矸板，確保支架立柱與后側(cè)連桿之間人員通行的安全。下端頭可伸縮移動擋矸裝置主要包括上擋矸板、下?lián)蹴钒?、上擋矸板連接螺栓等。

3 結(jié)論

綠水洞煤礦采用多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利成果，在急傾斜綜采工作面成熟運用綜采配套設(shè)備，有效解決了在急傾斜煤層采用綜合機械化開采中遇到的“三機”防倒、防滑等技術(shù)難題，并且對采煤工藝進行了技術(shù)變革，不斷創(chuàng)新。在采用急傾斜綜采技術(shù)后，3211綜采工作面平均月產(chǎn)量達到51 577 t，年單產(chǎn)量達到618 900 t，年創(chuàng)造經(jīng)濟效益達到5.25×106元，工作面資源回收率達到98.93%，成效顯著，對我國急傾斜煤層資源實現(xiàn)綜合機械化開采起到重大的推動作用，為同行業(yè)類似地質(zhì)條件下急傾斜煤層的開采提供了重要的技術(shù)研究方向。

參考文獻

[1]李開學(xué).急傾斜煤層采煤方法分析與礦壓控制[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

〔編輯：劉曉芳〕