大傾角俯斜綜采過陷落柱技術(shù)研究與實(shí)踐

劉瑞鵬

摘 要：大傾角俯斜開采一直制約著煤礦綜合機(jī)械化的發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)緩傾斜煤層開采的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索和分析了25°～30°大傾角俯斜綜采工作面的回采工藝、技術(shù)研究及其可行性，為今后類似條件下工作面的開采提供理論依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)，進(jìn)而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：大傾角；俯斜綜采；過陷落柱；技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：TD823.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.077

1 概述

山西金暉隆泰礦井田內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為一組軸向南西—北東、向北東傾伏的寬緩向斜構(gòu)造。其兩翼傾角為5°～30°，局部地段受斷層影響傾角增大，西翼接近煤層露頭，進(jìn)入了風(fēng)氧化帶區(qū)域，煤層傾角增大，陷落柱發(fā)育較為良好。為了不浪費(fèi)煤炭資源，使用一些方法采出了大傾角段的煤層，為企業(yè)、職工創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益。我礦研究并實(shí)踐了大傾角俯斜開采過陷落柱工藝，并且取得了成功，積累了一些大傾角俯斜開采過陷落柱的經(jīng)驗(yàn)。

2 工作面概況

9102工作面位于礦井西部，東接副井車場繞道，北部為未開采地區(qū)，工作面沿煤層傾向布置，推進(jìn)長度為850 m，工作面采長為150 m，煤層厚度為2.4～2.6 m，平均厚度為2.5 m。煤層直接頂為石灰?guī)r，厚度3.9 m，底板為泥巖，厚度為1 m。工作面里段（自切眼向外100 m）的煤層傾角為30°～25°，傾角平均為28°；工作面外段（自切眼100～850 m范圍）的煤層傾角為9°～25°，傾角平均為14°。工作面上中部賦存1個(gè)陷落柱，陷落柱長軸為50 m，短軸為30 m。

3 技術(shù)研究與實(shí)踐

3.1 解決工作面設(shè)備防滑、防倒問題的方法

3.1.1 防止刮板輸送機(jī)上漂

工作面的下俯角越大，采煤機(jī)割煤后，煤幫側(cè)積煤就越多，頂移刮板輸送機(jī)工作時(shí)就會(huì)越困難。當(dāng)頂移刮板輸送機(jī)在工作中遇到困難時(shí)，工作人員需要進(jìn)入煤幫清煤。由于刮板輸送機(jī)的前俯角增大，在刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，刮板輸送機(jī)中的煤會(huì)向煤幫滑移，因此，刮板輸送機(jī)上的運(yùn)煤量較小。在清煤過程中，刮板輸送機(jī)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于刮板輸送機(jī)傾角大，刮板鏈容易出槽傷人，所以，在實(shí)際操作過程中，采煤機(jī)下行單向割煤，機(jī)組一個(gè)方向割煤，機(jī)組過后不頂移刮板輸送機(jī)，機(jī)組到端頭后，反方向運(yùn)行空刀裝煤。

3.1.2 液壓支架防倒、防滑

由于工作面傾角較大，支架重力沿煤層傾向的分力大于支架和底板的摩擦力，就會(huì)發(fā)生側(cè)向移動(dòng)，支架頂?shù)装逅芎狭ζ?，產(chǎn)生力矩就會(huì)使支架傾倒。

為了防止支架失穩(wěn)，要提前將兩端頭“孤立支架”（在巷道內(nèi)，前方無任何連接部位的支架）與工作面支架軟連接，即從端頭第一架開始逐架采用40T鏈條將其固定在立柱上組成的軟連接，以實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)連接（第一架與第三架，第二架與第四架），達(dá)到牽引防滑的目的。在支架移架時(shí)，牽拉裝置暫時(shí)放松，當(dāng)其到位后，先拉緊調(diào)正支架，再升架支撐頂板。根據(jù)移架步距，在支架前方新的支架位置處提前打好2根戧柱，拉架前用40T鏈條將新打設(shè)的單體戧柱柱根與“孤立支架”的推移桿連接在一起，然后再執(zhí)行移架工作。移架前，要對戧柱進(jìn)行二次注液。拉移液壓支架時(shí)，工作人員要站在臨架內(nèi)操作，并采取帶壓擦頂移架的方式。

3.1.3 增強(qiáng)采煤機(jī)的穩(wěn)定性

采取加大和加高采煤機(jī)幫側(cè)滑靴的寬度和高度的方法，來減少采煤機(jī)的傾斜度。同時(shí)，有效防止了采煤機(jī)向煤幫側(cè)滑移掉道的情況發(fā)生。

3.2 工作面過陷落柱技術(shù)

工作面過陷落柱技術(shù)主要包括以下幾點(diǎn)：①工作面過陷落柱時(shí)，將工作面采高調(diào)整到1.8～2.0 m，以滿足機(jī)組的最小通過高度，并留有一定的安全間隙。同時(shí)，采煤機(jī)行走的速度要控制在2 m/min以下。②過陷落柱段與非陷落柱段的刮板輸送機(jī)要基本順平、順直，不能出現(xiàn)死彎、硬變坡度等情況。③陷落柱部分層位要根據(jù)上下兩邊的正常層位及時(shí)調(diào)整，保證陷落柱部分層位與上下兩邊的正常層位順直。④過陷落柱間，要加強(qiáng)工作面支護(hù)的質(zhì)量，支架初撐力不應(yīng)小于24 MPa。采煤機(jī)后滾筒割過后，要及時(shí)帶壓擦頂移架，當(dāng)頂板出現(xiàn)空洞時(shí)，可超前工作面一兩排提前處理，以免平板梁架單體支柱支護(hù)，頂空時(shí)擺架接頂。⑤底板松軟時(shí)，架墊板梁，板梁規(guī)格為：長×寬=2 200 mm×200 mm。當(dāng)?shù)装宄霈F(xiàn)空洞時(shí)，要先用煤渣填充實(shí)，再架墊板梁。⑥工作面過陷落柱期間，當(dāng)巖性為硬巖（灰?guī)r）時(shí)，可采取放振動(dòng)炮的方式處理，機(jī)組不得強(qiáng)硬截割，要減小對采煤機(jī)組造成的震動(dòng)，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

9102回采工作面大傾角俯采過陷落柱的具體范圍是自開切眼向外推進(jìn)100 m。在此期間，共計(jì)回采原煤46 500 t（除去陷落柱范圍），資金收入約530.6萬元。

4.2 社會(huì)效益

在煤炭市場形勢日益低迷、資源逐漸枯竭的大環(huán)境下，大傾角段的開采，有效地保證了資源的回收利用率，提高了員工的人均收入，使每名員工安居樂業(yè)、家庭和諧，為社會(huì)穩(wěn)定作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

相關(guān)研究和實(shí)踐證明，在大傾角這種惡劣的地質(zhì)條件下，采用大傾角回采技術(shù)，有效地減少和避免了因綜合機(jī)械化開采所造成的煤炭損失，為過陷落柱技術(shù)在大傾角復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，這也為其他礦區(qū)類似條件下的煤層開采提供了一些有益的參照，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和工作方法。特別是對煤炭資源枯竭，地質(zhì)條件復(fù)雜、惡劣的礦井來說，這種方法具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

〔編輯：白潔〕