綜采工作面大傾角俯采技術(shù)在那懷煤礦的成功應(yīng)用

（百色百礦集團(tuán)有限公司，廣西 百色 533000）

【摘 要】廣西煤炭資源緊缺，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，隨著機(jī)械化開采在全國煤炭企業(yè)的逐步推行，廣西復(fù)雜地質(zhì)條件對(duì)綜采機(jī)械化的制約逐步體現(xiàn)。那懷煤礦C104綜采工作面是廣西首個(gè)大傾角俯采工作面，文章針對(duì)那懷煤礦C104綜采工作面俯采中出現(xiàn)的問題，通過生產(chǎn)實(shí)踐，提出了行之有效的解決辦法，為復(fù)雜地質(zhì)條件下綜合機(jī)械化開采提供了經(jīng)驗(yàn)，驗(yàn)證了類似大傾角煤層實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開采的可行性。實(shí)踐表明，綜采工作面大傾角俯采技術(shù)能夠大大提高復(fù)雜地質(zhì)條件下煤炭資源的回收率。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；大傾角；俯采；采煤工藝

【中圖分類號(hào)】TD823 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）05-0074-04

大傾角煤層的綜采技術(shù)，目前在國內(nèi)成功應(yīng)用的案例主要有龐莊煤礦7509綜采工作面[1]、陳四樓煤礦2211外段綜采工作面[2]、濟(jì)寧二號(hào)煤礦4305（北）綜采工作面[3]、劉橋一礦663工作面[4]、新疆焦煤集團(tuán)肥煤公司1930平硐二采區(qū)2413工作面[5]、馬蘭礦18105綜采工作面[6]等。在實(shí)踐過程中，為保證大傾角俯采的順利進(jìn)行而采取了一些技術(shù)措施，這些成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為國內(nèi)外綜采工作面大傾角俯采技術(shù)的研究與運(yùn)用提供了參考。

百色百礦集團(tuán)有限公司那懷煤礦位于廣西百色市那畢鄉(xiāng)東懷村那懷屯，自從煤炭綜合機(jī)械化采煤技改后，煤炭資源開采速度大幅提高。伴隨賦存條件較好煤層開采殆盡，復(fù)雜地質(zhì)條件下（特別是大傾角煤層）的開采已經(jīng)成為那懷煤礦不得不面對(duì)的問題。在此情況下，那懷煤礦開始進(jìn)行綜采工作面大傾角俯采技術(shù)的研究與應(yīng)用，該技術(shù)的實(shí)施對(duì)那懷煤礦最大限度地回采煤炭資源具有重大的意義。那懷煤礦C104綜采工作面是那懷煤礦的第一個(gè)大傾角俯采工作面（工作面煤層傾角為18°～30°），通過分析綜采工作面大傾角俯采技術(shù)推采過程中所遇到的問題，提出了相應(yīng)的解決辦法，并順利解決問題，大大地提高了煤炭資源回收率。

1 大傾角俯采技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的主要問題

1.1 那懷煤礦C104綜采工作面的基本情況

那懷煤礦分東西兩翼開采，東翼煤層賦存條件較好，煤層穩(wěn)定；西翼多斷層且斷層多為垂直煤層等高線發(fā)育。隨著東翼資源開采殆盡，開采布局逐步向西翼轉(zhuǎn)移，C104工作面位于礦井西翼采區(qū)，由于受斷層影響，西翼采區(qū)工作面巷道基本是采取垂直煤層等高線布置，故兩巷較為陡斜，兩巷坡度為15°～30°，局部最大坡度達(dá)35°，是那懷煤礦第一個(gè)大傾角俯采工作面。該工作面回采的煤層為漸新統(tǒng)公康組上百崗段C煤層，煤層賦存較穩(wěn)定，全部可采，煤層厚度為1.5～2.0 m，平均厚度約1.7 m，煤層傾角為18°～30°，煤層走向?yàn)镾E185°左右，傾向約95°。煤層呈黑褐色，條帶狀結(jié)構(gòu)，弱瀝專光澤，半亮型煤，煤質(zhì)一般，煤層底板往上20～30 cm有一條0.5 cm的夾矸，白色，頂?shù)装迩宄?；煤層頂板有一層碳質(zhì)泥巖偽頂，厚度約1 m，隨采隨落。C104工作面煤層層理、節(jié)理發(fā)育；煤層硬度f系數(shù)為2左右；煤層全水分為10%～16%；發(fā)熱量為2 700～3 500 kcal/kg，容重平均為1.5 t/m3（見表1）。

1.2 C104工作面回采工藝

1.2.1 工藝流程

采煤機(jī)落煤→裝煤→運(yùn)煤→移運(yùn)輸機(jī)→移液壓支架。

1.2.2 采煤方法

C104工作面采用綜合機(jī)械化傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤法，采空區(qū)頂板采用自然垮落法管理。工作面通風(fēng)方式為“U”形通風(fēng)。

1.2.3 回采工藝

采用MG160/375-W型采煤機(jī)割煤，使用SGZ-630/320刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，工作面每割一刀煤為一個(gè)循環(huán)，采用追機(jī)割煤作業(yè)方式。

工藝順序：采煤機(jī)從機(jī)尾（頭）自開切口斜切進(jìn)刀方式，斜切進(jìn)刀段長(zhǎng)度為30 m左右，進(jìn)刀0.6 m深→調(diào)上、下滾筒位置→反向割三角煤→調(diào)上、下滾筒位置→向機(jī)頭（尾）全長(zhǎng)割煤→移架支護(hù)→推工作溜→端頭支護(hù)。

進(jìn)刀方式：機(jī)組自開切口斜切進(jìn)刀。①采煤機(jī)由上而下自端頭斜切進(jìn)刀開機(jī)窩，并由上而下地把溜子移直，將煤機(jī)2個(gè)滾筒的上下位置調(diào)換。②采煤機(jī)自機(jī)窩反向上運(yùn)行割三角煤至割透上端頭煤壁。③采煤機(jī)滾筒上下位置調(diào)換，自端頭空行通過機(jī)窩繼續(xù)向下割煤并推移溜子。④煤機(jī)割煤至下端頭。⑤煤機(jī)自端頭上行斜切機(jī)窩并推移溜子。

1.2.4 落煤方式

該工作面使用MG160/375-W型采煤機(jī)割煤，滾筒截深0.6 m，采煤機(jī)上行割煤、移架，下行空刀返回、推槽，往返一次進(jìn)一刀，采煤機(jī)司機(jī)應(yīng)隨時(shí)調(diào)整滾筒高度，采高隨工作面煤層變化由采煤機(jī)司機(jī)靈活調(diào)整，保證不超高、不割底，并保證不留煤頂和煤底，C104工作面采高范圍一般保持為1.7～2.0 m。

1.2.5 裝煤方式

由于C104工作面沿煤層傾向推采，推采坡度大（達(dá)5°～30°），工作面刮板輸送機(jī)裝煤效果差，采煤機(jī)在割煤時(shí)只能將一部分煤裝入工作溜槽內(nèi)，而大部分落煤由于重力作用易積存于煤壁和刮板槽外壁之間，因此要求采煤機(jī)下行空刀返回刨煤后再推槽，通過空刀返回將積存于煤壁和刮板輸送機(jī)之間的落煤刨起落入刮板輸送機(jī)內(nèi)，無法完全刨落入溜槽內(nèi)的剩余浮煤在推移工作溜槽的過程中，由鏟煤板將煤裝入工作溜槽內(nèi)。無法正常推溜時(shí)，采用人工方式將落煤鏟入刮板槽內(nèi)。

1.2.6 運(yùn)煤方式

工作面煤裝入SGZ-630/320刮板輸送機(jī)，輸送到轉(zhuǎn)載刮板機(jī)→順槽皮帶→下山皮帶→主斜井皮帶至地面煤場(chǎng)。

1.2.7 移溜

推溜工作應(yīng)滯后煤機(jī)8架進(jìn)行，溜子彎曲度不能大于5°，彎曲段長(zhǎng)度不得小于15 m，頂溜時(shí)分3次頂至煤壁，杜絕一次頂?shù)轿?，?yán)禁把溜子頂成急彎。

1.2.8 移架支護(hù)

移架前要確保支架底座和推溜千斤頂、刮板槽體傾斜角度和回采煤層角度基本一致，在采煤機(jī)回刀掃煤時(shí)跟著采煤機(jī)按照順序移架，及時(shí)移架達(dá)到規(guī)定端面距離內(nèi)對(duì)采煤工作面頂板進(jìn)行支護(hù)，并對(duì)工作面上下出口進(jìn)行超前支護(hù)。采煤機(jī)回刀掃煤時(shí)，移架工跟著割煤機(jī)滯后3～5架位置開始移架；頂板破碎時(shí)，前滾筒割過2～3架時(shí)要及時(shí)移架，當(dāng)移架跟不上采煤機(jī)時(shí)必須停機(jī)移架，確保工作面不漏頂。當(dāng)支架底座和推溜千斤頂、刮板槽體傾斜角度和回采煤層角度不一致時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整至一致后，才能推溜移架。

1.2.9 清浮煤

機(jī)組割過后，要將工作溜至支架之間的浮煤攉入溜內(nèi)，清理干凈，為下次拉架做好準(zhǔn)備。

1.3 大傾角俯采技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的主要問題

（1）工作面俯采過程中液壓支架受力前傾，漏矸現(xiàn)象嚴(yán)重；走架時(shí)，采空區(qū)竄矸現(xiàn)象嚴(yán)重，極易造成液壓支架（尤其是端頭支架）下滑、歪斜，影響液壓支架的安全操作。

（2）采煤機(jī)裝煤效果差，工作面煤壁和刮板槽外壁間遺煤達(dá)2/3，采煤機(jī)每進(jìn)一刀，需來回多次返空刀裝煤，更有甚者需安排人工清理，嚴(yán)重影響工作面的正常推進(jìn)。

（3）工作面俯采角度較大，刮板輸送機(jī)跟煤層底板推移時(shí)極易被推翻。

（4）刮板輸送機(jī)過于傾斜，采煤機(jī)行走過程中導(dǎo)致刮板機(jī)導(dǎo)向軌單邊受力現(xiàn)象嚴(yán)重。

（5）工作面順槽設(shè)備（轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)尾、順槽皮帶）受重力分力影響下滑。

（6）由于工作面采煤機(jī)為液壓牽引，采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上行走時(shí)不平，油缸傾斜，極易造成漏油和采煤機(jī)油泵吸油不上，導(dǎo)致采煤機(jī)無法正常啟動(dòng)。

2 原因分析

（1）由于工作面?zhèn)雾敇O易掉落，掉落矸石向液壓支架端頭充填，造成液壓支架大柱頂梁上方存在空位，導(dǎo)致液壓支架端頭較頂梁后受力大，加之液壓支架在帶壓移架過程中，支架端頭前、側(cè)護(hù)板空隙及采空區(qū)均出現(xiàn)不同程度的漏矸、竄矸現(xiàn)象，導(dǎo)致在移架時(shí)，支架除受自身自重作用外，還受采空區(qū)矸石的推力作用，極易滑下工作面煤壁。

（2）因刮板輸送機(jī)沿煤層底板推移，造成工作面整臺(tái)刮板輸送機(jī)隨下山角度傾斜，導(dǎo)致采煤機(jī)滾筒割煤后拋煤不上，更有甚者出現(xiàn)煤上刮板槽后受自身重力作用又掉落至工作面煤壁和刮板槽外壁間，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)裝煤、運(yùn)煤效果差，采煤機(jī)空刀往返裝煤頻繁。

（3）工作面煤壁和刮板槽外壁間積煤阻礙刮板輸送機(jī)往前推移，造成推移步距不足，液壓支架端頭不能靠近煤壁，極易造成支架端頭漏頂。此外，工作面煤壁和刮板槽外壁間積煤墊于刮板輸送機(jī)底部，將刮板槽頂起，致使支架底座和推溜千斤頂角度大于刮板輸送機(jī)角度，推溜時(shí)易引起刮板槽煤壁側(cè)往采空區(qū)側(cè)立，極易被推翻。

（4）工作面順槽設(shè)備（轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)尾、順槽皮帶）下山布置，轉(zhuǎn)載機(jī)在拉、移過程中，皮帶機(jī)在收緊過程中受自身重力影響均出現(xiàn)不同程度的下滑。

3 技術(shù)措施

（1）大傾角俯采工作面移架采取自下而上跟機(jī)帶壓移架方式。即，當(dāng)采煤機(jī)上行割煤時(shí)，移架工跟隨在采煤機(jī)后方按順序依次移架及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行控制。移架時(shí)注意控制與采煤機(jī)的間距，一般為保證及時(shí)控制頂板和防止落矸，間距為5～10個(gè)架距。移架時(shí)，必須嚴(yán)格控制降架高度，做到頂梁前端稍離頂板，頂梁后端緊貼頂板，即通過調(diào)整平衡千斤頂控制頂梁傾角，使后頂梁帶壓擦頂移動(dòng)。一方面防止液壓支架向工作面歪斜，造成液壓支架間空頂漏矸；另一方面防止液壓支架頂部后端的采空區(qū)的活矸受重力分力影響竄往液壓支架端頭。

（2）改變采煤工藝，即采用單向割煤法。采煤機(jī)上行割煤、移架，下行空刀返回、推槽，通過空刀返回將積存于煤壁和刮板輸送機(jī)之間的落煤刨起落入刮板輸送機(jī)內(nèi)，減少遺煤積存量，增加回采率；當(dāng)煤壁和刮板槽外壁之間空隙中積煤嚴(yán)重阻礙推溜推移刮板輸送機(jī)時(shí)，可利用單體液壓支柱壓推溜推拉頭來輔助推移。即，單體液壓支柱選取合適的支撐點(diǎn)和角度，一端打在推溜桿與刮板輸送機(jī)連接點(diǎn)，一端打在液壓支架的下端面上，推溜千斤頂和單體液壓支柱同時(shí)緩慢注液將刮板輸送機(jī)推出。具體實(shí)施過程如圖1所示。

（3）將工作面調(diào)整為偽傾斜，適當(dāng)加大工作面與刮板輸送機(jī)的夾角，保持刮板輸送機(jī)機(jī)頭超前機(jī)尾不低于20 m，盡量維持刮板輸送機(jī)近水平，同時(shí)將采煤機(jī)滑靴更改為梯形，確?；ズ蛯?dǎo)軌的有效嚙合。

（4）樹立控制工作面順槽設(shè)備（轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)尾、順槽皮帶）受重力分力影響出現(xiàn)的下滑問題所采取的措施如下：①使用直徑為26 mm的鏈條將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾和刮板輸送機(jī)連接鎖緊，使2臺(tái)搭接設(shè)備不發(fā)生位移。②分別在工作面轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾安裝1臺(tái)轉(zhuǎn)載機(jī)拉移，控制轉(zhuǎn)載機(jī)的下滑和移動(dòng)。③利用直徑為26 mm的鏈條將轉(zhuǎn)載機(jī)與巷道頂板錨桿鎖住，鎖鏈往采空區(qū)方向傾斜，并留有一定預(yù)應(yīng)力，以保證各個(gè)點(diǎn)受力均衡。④在皮帶機(jī)尾架前端打錨桿，并使用鏈條鎖緊機(jī)尾架，穩(wěn)固機(jī)尾。⑤順槽運(yùn)煤皮帶安裝剎車制動(dòng)裝置，緊急停機(jī)時(shí)及時(shí)要按下皮帶機(jī)制動(dòng)裝置。

（5）將采煤機(jī)油缸改造為全密封式，只在油缸靠近行人側(cè)的最上端加焊1個(gè)螺旋狀注油嘴，方便采煤機(jī)加油；同時(shí)，在油缸旁外加1個(gè)液壓自動(dòng)補(bǔ)油裝置，在油缸傾斜吸油不上時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)油，確保采煤機(jī)正常運(yùn)行。

4 大傾角俯采綜采技術(shù)的應(yīng)用效果

通過采取以上技術(shù)措施，C104工作面回采工藝得到順利開展，該工藝的開展改變了那懷煤礦生產(chǎn)被動(dòng)的局面。那懷煤礦工作面設(shè)計(jì)產(chǎn)量為7萬t，現(xiàn)在的實(shí)際產(chǎn)量為10.4萬t，增產(chǎn)3.4萬t，最大日產(chǎn)煤達(dá)1 000 t/d，多創(chuàng)效益1 000萬元，真正實(shí)現(xiàn)了特殊地質(zhì)條件下工作面推采安全、穩(wěn)定和高效，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益，積累了復(fù)雜地質(zhì)條件下大傾角俯采高產(chǎn)高效經(jīng)驗(yàn)，為百色煤田類似地質(zhì)條件下的綜采工作面推采提供了借鑒，具有較廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡(jiǎn)介】盆偉偉，男，廣西桂林人，本科，百色百礦集團(tuán)有限公司工程師，從事煤礦井下開采技術(shù)管理工作。