淺談極軟巖綜放面大傾角仰采生產(chǎn)管理技術(shù)

張永生+王寶權(quán)

摘 要：小康煤礦經(jīng)過(guò)幾十年的開采，厚煤層煤炭資源面臨枯竭，構(gòu)造復(fù)雜煤層所占比重逐漸增加。無(wú)煤帶、大褶曲、大傾角煤層相繼出現(xiàn)，給小康煤礦生產(chǎn)管理、安全生產(chǎn)和煤炭資源有效回收，帶來(lái)很多問(wèn)題。在W1S1段綜放面通過(guò)采取的一系列管理方法和措施，實(shí)現(xiàn)了利用現(xiàn)有技術(shù)裝備，將無(wú)煤帶、大褶曲、大傾角煤層安全仰采，取得了在大褶曲、大傾角煤層條件下成功仰采的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：極軟巖；綜放面；大傾角；安全仰采

1 工作面概況

鐵法煤業(yè)集團(tuán)小康煤礦W1S1段綜放面面長(zhǎng)230m，采高7.8m（機(jī)采采高2.8m，放煤高度5.0m，采放比1：1.79）。煤層結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。

W1S1段綜放面發(fā)育有近南北向傾伏褶曲，褶曲為南翼較緩北翼較陡的不對(duì)稱褶曲，褶曲平面分布呈橫臥的“S”型，在“S”型的凹處發(fā)育有北部和南部?jī)蓚€(gè)背向斜，背斜軸部?jī)A伏比較平緩，一般為3°～8°，局部為8°～12°，背斜軸部及其南翼無(wú)煤帶發(fā)育。向斜軸部?jī)A伏比較陡，一般為12°～35°，局部為35°～42°。以背、向斜軸為分界線分述如下：在背斜軸南翼至開切眼，和向斜軸至采止線此區(qū)域?yàn)榇髢A角綜放仰斜開采，沿工作面推進(jìn)方向煤層傾角為20～25°。

2 采取的技術(shù)措施

W1S1大傾角大坡度綜放工作面基本沿用了緩傾斜綜放工作面的生產(chǎn)設(shè)備，ZFT36750-21.5/33.5S型端頭支架2組，ZFG8800-23/32H型2組為過(guò)渡架，ZFS7200-17/29H型液壓支架153組為中部支架，ZFG8800-23/32H型3組為機(jī)尾端頭支架。W1S1段工作面大傾角大坡度仰采時(shí)，將會(huì)存在設(shè)備的下滑、傾倒，頂煤不易放出等問(wèn)題，在進(jìn)行了認(rèn)真研究后，設(shè)計(jì)了兩個(gè)“由下至上”和兩個(gè)“由上至下”的工藝方式，即：當(dāng)工作面傾角較大時(shí)，推溜由下至上、拉架由下至上；放煤由上至下，割煤由上至下。

2.1 割煤

當(dāng)工作面傾角較大時(shí)（25°以上），采用自上而下單向割煤方式，首先在工作面傾斜方向的上部端頭向下斜切進(jìn)刀后，繼續(xù)向下割煤直至工作面下端頭，然后返空刀至進(jìn)刀處繼續(xù)向上將上部端頭三角煤割透，返回至進(jìn)刀地點(diǎn)進(jìn)刀。

2.2 移架

采用工作面分段自下而上方式拉架；根據(jù)工作面長(zhǎng)度將工作面分為若干段，每段均按由下至上的順序帶壓擦頂拉架。這種拉架方式主要利用每一段下部已拉到位的支架對(duì)上部支架進(jìn)行限位控制，阻止支架在拉移的過(guò)程中發(fā)生倒滑，同時(shí)還可利用被拉支架側(cè)護(hù)板對(duì)支護(hù)狀態(tài)差的支架進(jìn)行調(diào)整，防止擠架、咬架。

2.3 推移運(yùn)輸機(jī)

在大傾角綜采工作面，運(yùn)輸機(jī)最容易發(fā)生下滑，運(yùn)輸機(jī)的下滑主要發(fā)生在運(yùn)輸機(jī)推移的過(guò)程中，運(yùn)輸機(jī)在推移的過(guò)程時(shí)，沿工作面走向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力的傳遞；在大傾角工作面，由下至上推移運(yùn)輸機(jī)能充分利用力的傳遞效應(yīng)所產(chǎn)生的位移來(lái)抵消一部分自重下滑，達(dá)到控制運(yùn)輸機(jī)下滑的目的。移架前拉回后部刮板輸送機(jī)，移架后推前部刮板輸送機(jī)。

2.4 放煤

在大傾角的條件下，支架上的煤、矸冒落后，會(huì)向傾斜下方運(yùn)動(dòng)。由下至上放煤時(shí)，下方（機(jī)頭方向）已放完煤的支架的頂板將發(fā)生冒落，上方鄰架的放煤橢球體長(zhǎng)軸將向下方偏斜，造成上方支架放煤時(shí)留下大量脊背煤不能放出，而且容易混入冒落的矸石。采用由上至下的順序放煤。既能消除大量脊背煤損失，又能減少放煤時(shí)混入的矸石量，提高煤炭質(zhì)量。

3 安全管理的重點(diǎn)

3.1 由于仰采角度較大，頂煤在支架上方就開始裂斷和垮落，導(dǎo)致前梁出現(xiàn)漏貨，煤壁片幫較深。并且掉落的煤巖會(huì)沿著運(yùn)輸機(jī)向下滾落，對(duì)拉架、行人、采煤機(jī)操作都構(gòu)成威脅。工作面傾角越大，影響也越大，頂板也愈加不穩(wěn)定。

針對(duì)這種情況采用在煤壁上打錨桿掛金屬網(wǎng)并別2.0米木柈護(hù)幫，確保煤壁始終有支護(hù)措施，減小片幫深度，消除頂板傘檐。采高控制在2.5m，沿底板割煤，嚴(yán)禁出現(xiàn)挑頂或臥底過(guò)量現(xiàn)象，采煤機(jī)割煤過(guò)后，及時(shí)跟進(jìn)移架并打出護(hù)幫板。同時(shí)采煤機(jī)司機(jī)要加強(qiáng)自身安全，必須在離開采煤機(jī)滾筒3m以外處使用遙控器操作。要確定無(wú)片幫及滾落煤矸的情況下，人員方可在架前工作、行走。嚴(yán)禁任何人正對(duì)運(yùn)行中的前后運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭，即使是停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，確認(rèn)沒有煤矸滾落傷人危險(xiǎn)時(shí)，方可通過(guò)機(jī)頭位置。

3.2 仰采時(shí)，頂板下沉引起的豎直力分解為垂直支架頂梁的垂直力及平行于頂梁的力。平行支架頂梁向后的力使支架底座前端比壓降低，造成支架后翻；垂直支架頂梁向下的力使老頂離層橫向斷裂，支架四連桿的受力情況加劇，降低了支架的控制頂板的能力，也降低支架穩(wěn)定性。

針對(duì)這種情況首先確保液壓支架及液壓系統(tǒng)完好，工作泵壓力不得低于31.5MPa。支架與頂板呈面接觸狀態(tài)。為加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，移架時(shí)先將支架伸縮梁伸出，緊貼煤壁，同時(shí)將鄰架側(cè)護(hù)撐緊，然后采取帶壓擦頂?shù)囊萍芊绞?，移架時(shí)同時(shí)慢慢收伸縮梁，這樣煤壁對(duì)支架產(chǎn)生的支撐力和側(cè)護(hù)及頂板對(duì)支架產(chǎn)生的摩擦力抵消支架自重和架后冒落的煤矸產(chǎn)生的傾斜分力，改變了支架的受力狀態(tài)，從而防止支架的傾倒。放頂煤時(shí)，如果支架發(fā)生向下傾倒時(shí)，要立即停止放煤，將支架的前柱和后柱升起可靠支撐頂板后再進(jìn)行其它支架放煤作業(yè)。

4 結(jié)論

小康煤礦在W1S1段大傾角大坡度綜放面仰采的生產(chǎn)實(shí)踐中，成功解決了大傾角大坡度仰采所遇到的各種問(wèn)題，總結(jié)了大傾角大坡度仰采綜放工作面開采的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐取得了顯著的效果，拓展了傾斜厚煤層綜放采煤方法的應(yīng)用范圍，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜難采煤層的安全高效開采和復(fù)雜地質(zhì)條件下的老礦井可持續(xù)發(fā)展具有里程碑式的意義。

作者簡(jiǎn)介：張永生（1968-），男，高級(jí)工程師，2009年畢業(yè)于遼寧省工程技術(shù)大學(xué)采礦專業(yè)，現(xiàn)任小康煤礦生產(chǎn)科長(zhǎng)。曾在省級(jí)刊物發(fā)表論文5篇。

王寶權(quán)（1974-），男，工程師，2010年畢業(yè)于遼寧省工程技術(shù)大學(xué)采礦專業(yè)，現(xiàn)任小康煤礦生產(chǎn)科工程師。曾在省級(jí)刊物發(fā)表論文10篇。