大傾角綜采放頂煤開采技術(shù)研究

[摘 要]本文所述礦井是一個(gè)開采五十多年的衰老礦井，儲(chǔ)量枯竭，延緩礦井衰老是當(dāng)務(wù)之急，目前礦井的煤炭儲(chǔ)量集中在工業(yè)廣場煤柱和十盤區(qū)。由于十盤區(qū)的掘進(jìn)工程量大，銜接十分困難，為保持礦井生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，公司領(lǐng)導(dǎo)班子決定在外52904底層采空區(qū)和F20斷層（H=20.0m）中間布置一個(gè)大煤外52905回采工作面進(jìn)行開采，較好地完成了大傾角厚煤層綜采放頂煤工藝技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了綜采放頂煤工藝技術(shù)在特殊地質(zhì)條件下的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]工作面；大傾角；采煤技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TP85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0049-01

1 立題依據(jù)

從外52905工作面的掘進(jìn)準(zhǔn)備過程中，不斷探明的煤層地質(zhì)構(gòu)造來看，工作面煤巖層傾角一般為25～29°，從外52904頂層工作面掘進(jìn)過程中收集的地質(zhì)資料來看，外52904頂層工作面溜子道煤巖層傾角一般為25～53°，而我公司自采用放頂煤工藝技術(shù)以來，開采最大傾角的工作面（東風(fēng)井大煤1#工作面）傾角范圍在42°左右，煤巖層傾角在53°左右的工作面即使在集團(tuán)公司也很少見。這樣為我們提出了綜采放頂煤工藝開采技術(shù)大傾角開采的問題。

大傾角厚煤層綜采放頂煤工藝需要解決的技術(shù)難題：一是工作面設(shè)備即刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架的防倒防滑；二是采煤工藝改進(jìn)問題。安全難題是生產(chǎn)過程中工作面滾落的碴（煤）塊傷人。

2 工作面基本情況

2.1 工作面地質(zhì)條件

該工作面位于九盤區(qū)內(nèi)，西北至52904采空區(qū)，東北臨F20斷層，西南近三水平井底車場煤柱保護(hù)線。工作面西北部、東北部大煤已采，其它地區(qū)均未采。工作面地面標(biāo)高+190.8～+194.1，工作面標(biāo)高-349.1～-279.8。該工作面基本呈一走向NE，傾向SE的單斜構(gòu)造，受F20及F20斷層（F20斷層落差H=20.0m，F(xiàn)20斷層落差H=12.0m）影響，煤巖傾角25～53°，平均30°。工作面走向長度429m，傾斜長度85m，煤層厚度3.5～5.6m，平均煤厚4.8m，可采儲(chǔ)量27.8萬噸。受F20斷層影響工作面推至一定距離后工作面結(jié)束重新掘配運(yùn)料道和切眼，布置新工作面將F20斷層甩掉進(jìn)行生產(chǎn)。

2.2 工作面布置

運(yùn)料道由原九盤區(qū)野青煤柱運(yùn)料石門經(jīng)8點(diǎn)前20m開口，開口方位為80°42′，平掘70m后摸至大煤底板后，摸大煤底板前進(jìn)約13m，到達(dá)預(yù)計(jì)拐線位置，拐線方位為30°16′，拐線后按+0°坡度施工約34m后，定+19°坡度，預(yù)計(jì)約19m后摸至大煤底板，預(yù)計(jì)摸底前進(jìn)約140m，見52904頂層采空區(qū)網(wǎng)，然后摸頂網(wǎng)前進(jìn)，達(dá)到預(yù)計(jì)切眼位置后停掘。

配運(yùn)料道從運(yùn)料道拐線處，繼續(xù)按原運(yùn)料道方位掘進(jìn)，即方位為80°42′，摸底前進(jìn)，配運(yùn)料道拐線掘進(jìn)120m后，每掘進(jìn)10m探上幫斷層一次，如果斷層存在，則繼續(xù)掘進(jìn)，如果斷層尖滅，則停頭。

溜子道由三水平軌道-310片口經(jīng)3點(diǎn)后6m處開口，開口方位77°01′，平掘約60m后摸至大煤底板，摸大煤底板后拐線掘溜子道，方位為40°39′，掘進(jìn)約394m后，預(yù)計(jì)見f20斷層后拐線，拐線方位0°23′，掘進(jìn)約136m后（與f20斷層凈煤柱5m）達(dá)到預(yù)計(jì)切眼位置，拐線掘切眼，方位為269°37′，與運(yùn)料道貫通。

3 工作面設(shè)備選型及防倒防滑主要技術(shù)管理

3.1 采煤機(jī)選型及其主要技術(shù)指標(biāo)

3.1.1 采煤機(jī)選型

MG170/410-WD型交流電牽引采煤機(jī)是采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、橫向布置，用以開采中厚較薄煤層的交流變頻調(diào)整無鏈電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率：411kW。適用于采高1.3～3.0m，傾角≤35°，煤質(zhì)硬度≤4的工作面，故決定采用該型采煤機(jī)。

3.1.2 采煤機(jī)防滑技術(shù)管理

大傾角開采時(shí)，采煤機(jī)遇到的問題是上行時(shí)牽引力能否滿足要求，下行時(shí)采煤機(jī)由自重力引起自動(dòng)下滑飛車。針對上述問題，在設(shè)備選型上采用符合開采煤層條件的MG170/410-WD采煤機(jī)，采煤機(jī)的采高范圍1.3～3.0m，適應(yīng)傾角≤35°，煤層硬度f≤4。

在技術(shù)管理上采取了單向割煤即下行割煤，上行空刀的采煤工藝。其目的下行割煤，利用煤壁阻擋采煤機(jī)下滑，空刀上行及時(shí)移溜，一是空刀上行可以減小采煤機(jī)上行牽引負(fù)荷，二是移溜后利用煤壁阻擋采煤機(jī)下滑。

3.2 液壓支架選型及其主要技術(shù)指標(biāo)

3.2.1 液壓支架選型

根據(jù)外52905工作面頂板狀況和三機(jī)配套，選用ZF3200/16/24B型綜放支架。

3.2.2 液壓支架的技術(shù)管理

在大傾角工作面條件下，液壓支架在保持足夠的支撐力或頂板有足夠的壓力情況下，支架可自行穩(wěn)定，但是在移架過程中，支架必然降架，此時(shí)支架在自重力作用下造成局部下滑、歪扭，從而造成支架擠架、咬架、倒架和下滑，無法實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。為防止支架事故的發(fā)生，對工作面支架防倒防滑采取如下技術(shù)措施：

支架防倒方面：一是在工作面支架上每隔8個(gè)支架安裝防倒裝置；二是在工作面下端頭1#下方緊貼支架支設(shè)一梁三柱戧棚作為導(dǎo)向梁，防止拉1#架時(shí)下滑和傾倒，拉架時(shí)采用從工作面下端頭向工作面上端頭依次帶壓擦頂拉架，充分利用下方架來阻止支架傾倒。

支架防滑方面：生產(chǎn)過程中工作面下機(jī)頭超前上機(jī)尾10m左右，工作面與溜子道成93～95度左右的鈍角，也就是說綜放支架向上有3～5度的夾角，再配合從工作面下端頭向工作面上端頭依次拉架，拉架的方向是向上的，在工作面生產(chǎn)過程中根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整超前米數(shù)保證工作面支架不滑；工作面傾角大的地段移架過程中為防止支架后尾梁下滑，需用單體支柱進(jìn)行調(diào)架，利用相鄰兩個(gè)支架已拉支架和未拉支架的錯(cuò)差，將單體支架分別頂在兩個(gè)支架的后柱上，隨拉隨調(diào)；有效的達(dá)到了防止工作面支架下滑的目的。

3.3 刮板輸送機(jī)選型及其主要技術(shù)指標(biāo)

3.3.1 刮板輸送機(jī)選型

根據(jù)工作面實(shí)際生產(chǎn)能力，決定選用張家口煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的SGZ-630/220型刮板輸送機(jī)，此機(jī)型采用前卸式、中間槽封底、中雙鏈、雙電機(jī)雙機(jī)頭驅(qū)動(dòng)布置，可以和MG170/410-WD型電牽引采煤機(jī)方便實(shí)現(xiàn)三機(jī)配套。

3.3.2 刮板輸送機(jī)的技術(shù)管理

刮板輸送機(jī)推移時(shí)，在自重力作用下整體下滑，防止下滑方法有兩種：一是工藝防滑，機(jī)頭調(diào)采超前機(jī)尾。二是機(jī)械防滑，采用機(jī)械裝置拉、頂溜子，防止溜子下滑。

（1）工藝防滑：一是工作面采用單向割煤，單向移溜。割煤時(shí)從上向下割向上跑空刀，減少了采煤機(jī)向上割煤的負(fù)荷和采煤機(jī)對溜子向下的推力，移溜時(shí)從下向上移溜避免了溜子從上向下頂時(shí)對溜子向下的推力。二是機(jī)頭調(diào)采超前機(jī)尾。生產(chǎn)過程中機(jī)頭超前機(jī)尾10m左右，工作面與溜子道成93～95度左右的鈍角，也就是說工作面刮板輸送機(jī)向上有3～5度的夾角，再配合從工作面下端頭向工作面上端頭依次向煤壁移刮板輸送機(jī)，移溜的方向是向上的，同時(shí)在工作面生產(chǎn)過程中根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整超前米數(shù)保證工作面溜子不滑。

（2）機(jī)械防滑：利用支架配合防滑裝置拉緊工作面輸送機(jī)，即在工作面支架和溜子上每隔8個(gè)支架安裝防滑裝置起到對刮板輸送機(jī)一個(gè)向上的拉力，防止溜子下滑。防滑裝置保持拉緊狀態(tài)，推溜時(shí)松開對應(yīng)的防滑裝置，其余時(shí)間保持拉緊狀態(tài)，這樣利用防滑裝置的拉力，起到了防滑的作用。

3.4 工作面防滾碴（煤）塊傷人的主要技術(shù)措施：

一是在工作面支架上吊掛擋煤、碴裝置，二是割煤過程中采煤機(jī)下方嚴(yán)禁有人，采煤機(jī)司機(jī)站在支架架箱內(nèi)利用采煤機(jī)遙控進(jìn)行割煤，拉架和放煤過程中所拉（放煤）支架下方嚴(yán)禁有人，三是為防止煤（碴）塊傷到工作面刮板輸送機(jī)司機(jī)，司機(jī)必須閃開刮板輸送機(jī)機(jī)頭2m左右，并用大芭或皮帶進(jìn)行擋煤（碴）塊，同是刮板輸送機(jī)司機(jī)往里溜子道嚴(yán)禁有人。

4 小結(jié)

本項(xiàng)研究工作實(shí)現(xiàn)了煤層傾角53度條件下綜采放項(xiàng)煤工作面的安全回采，為大傾角煤層綜采放頂煤開采提供了技術(shù)保障，提高了類似條件下的煤炭回收率，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大，推廣前景廣闊。外52905工作面的開采在某種程度上緩解了因礦井生產(chǎn)地區(qū)萎縮帶來的生產(chǎn)地區(qū)接替緊張，穩(wěn)定了礦井產(chǎn)量，具有較高推廣價(jià)值。

作者簡介

吳存鵬（1983年9月～），河北邯鄲人，安全助理工程師從事煤礦生產(chǎn)安全管理工作。