急傾斜綜采工作面機械化開采技術的應用

高艷軍

（陽煤集團三礦， 山西 陽泉 045000）

1 工程概況

工程實施地點位于山西某煤礦+800 m水平的1501綜采工作面，此工作面所開采的煤層厚度平均在2.1 m左右，厚度分布均勻，煤層整體走向?qū)儆趩涡睒嬙?。該工作面的煤層傾角在38°～57°，其中超過60%的煤層傾角大于45°，說明該煤層為急傾斜煤層。工作面直接頂為厚度14.5～16.3 m的夾雜粉砂巖的黑灰色泥巖，基本頂厚度為4～9.5 m，巖石類型為以長石及石英為主的中砂巖，呈灰白色膠結狀。底板為厚度1～1.5 m的深灰色砂制巖結構。

工作面采用單一走向長壁后退式開采方式，頂板管理方法為全部垮落法。從工作面的兩端先開切口，進刀方式為斜切進刀，割煤結束后先進行移架操作，隨后移動輸送機，當頂板條件較差時，選用超前支護型液壓支架[1]。工作面配套設備為MG300/600型采煤機、SGZ700/300型刮板輸送機及ZY4500型液壓支架，整個工作面的循環(huán)進尺量為1.5 m。

2 開采中存在的問題

1）輸送機防滑。由于工作面配備的輸送機屬于重型機械設備，同時工作面傾角較大，最高傾角可達45°。因此，輸送機的運動容易受到重力的影響，在工作的過程中容易出現(xiàn)向下滑動的情況，最終導致轉載機不能與輸送機有效連接。

2）液壓支架防滑。由于支架本身具有一定的質(zhì)量，因此在移架過程中極易出現(xiàn)液壓支架傾倒的現(xiàn)象，尤其是當端頭液壓支架沒有穩(wěn)固的牽拉裝置時，出現(xiàn)傾倒的可能性更大，容易給工作面的生產(chǎn)造成巨大隱患[2]。

3）采煤機防滑。采煤機機身質(zhì)量大，在工作面傾角較大時容易出現(xiàn)沿工作面下滑的情況，而采煤機下滑將直接影響工作面的工作效率及工作面的安全生產(chǎn)。

4）矸石飛出。工作面極易出現(xiàn)矸石飛出傷害工作人員的現(xiàn)象，引發(fā)工作面的安全問題，為實現(xiàn)高效、安全生產(chǎn)造成阻礙。

5）頂板問題。工作面頂板條件較差時極易出現(xiàn)頂板垮落的情況，頂板部分垮落會造成支架的支撐落空，不能充分發(fā)揮支撐的效果，最終導致支架的變形及傾倒。

3 主要處理措施

3.1 輸送機防滑

1）工作面支架每間隔10節(jié)安裝一套防滑千斤頂，其中千斤頂?shù)囊欢闻c支架底座相連接，另一端固定在推拉桿與運輸機順槽的連接口處，推移輸送機的過程中需要保證千斤頂處于收緊的狀態(tài)，通過千斤頂將支架與輸送機相連接，起到防止輸送機下滑的作用。

2）改變工作面推溜、移架順序。在實際生產(chǎn)過程中，由于輸送機自重會導致輸送機出現(xiàn)下滑的情況，但在下滑的過程中，支架的下移量無法與輸送機的下滑量相匹配，最終會導致液壓支架的推拉桿與輸送機之間會形成一個偏移角度，導致輸送機更容易向下滑動，二者下滑形成一個循環(huán)的過程[3]。為防止出現(xiàn)連續(xù)下滑的情況，可以根據(jù)工作面的實際生產(chǎn)情況采取自下而上的移架順序，必要情況下在工作面進行分段停機，始終保證支架與輸送機之間為垂直位置關系。此外，當工作面的割煤方式為單向割煤及輸送機尾單向推移時，可以從機頭至機尾采用順次推移的方式移動輸送機，最終有效減少輸送機的下滑量。

3）保證輸送機機頭位置。在開采過程中，需要始終保證輸送機的機頭位于運輸巷煤壁的端頭位置，機頭應處于較為堅硬的底板上，有效增加輸送機與底板之間的摩擦力，起到有效防止輸送機下滑的效果。通過現(xiàn)場實踐表明，采用這種移動方式能夠?qū)斔蜋C的下滑起到有效的控制作用，為實現(xiàn)急傾斜工作面的輸送機防滑打下了堅實的基礎。

3.2 液壓支架防滑

1）在液壓支架上安裝防倒裝置。在液壓支架頂梁上安裝有側護千斤頂，其中機頭以上五組液壓支架的頂梁上安裝有防倒千斤頂，支架尾部均安裝防滑千斤頂。在移架的過程中，防滑千斤頂可以在滑移的過程中起到防滑的作用。

2）在移架過程中為有效防止支架的傾倒及滑移，需要嚴格按照移架的相關規(guī)范執(zhí)行。具體移架要求為：嚴禁全面順次移架，嚴禁支架不穩(wěn)定狀態(tài)加劇，嚴禁支架連接錯位，嚴禁支架向下移動，嚴禁支架進行超高支護，嚴禁支架掩護梁懸空。此外，在移架過程中需要對支架的底座高度進行及時調(diào)整，保證整個移架過程中支架與煤層頂?shù)装鍨榇怪边B接狀態(tài)。關于機頭處的五組支架首先應當移第三及第二組，最后移動第一組，最終移動剩余的兩組，整個移架過程中需要保證支架之間的防滑千斤頂級防滑銷是收緊的狀態(tài)。

3.3 采煤機防滑

首先，需要安排專職人員對采煤機的防滑液壓閘進行周期性檢查及維修，定期對防滑液壓閘進行更換。其次，可以根據(jù)工作面的實際情況對采煤機安裝專用的防滑銷，當采煤機不工作時，及時將防滑銷安裝于采煤機的齒軌上，防止由于停機防滑液壓閘失效而造成的采煤機下滑。最后，在采煤機停止工作前應當將位于其機身前的液壓支架下拉成機身超前支護支架，起到有效防止采煤機下滑的作用。

3.4 飛矸控制

1）在工作面內(nèi)安裝寬度大于1.0 m，高度大于3.0 m的撿矸皮帶，安裝間隔為20 m。皮帶的上端固定于支架護幫板頂梁的內(nèi)側，下端固定于溜槽中，當采煤機移到距離皮帶5 m的位置時通過護幫板收起皮帶，當采煤機運移到5 m以外的位置時將皮帶放下。此外，為防止工作面滑落的矸石碰到皮帶向煤壁方向移動還需要隨皮帶的懸掛角度進行調(diào)整，使皮帶靠近于工作面煤壁方向，防止矸石進入巷道傷及工作人員。

2）為防止機道內(nèi)飛矸飛入人行道，需要通過在液壓支架頂梁與刮板輸送機之間安裝柔性防飛矸網(wǎng)，將工作人員與機道分開。防飛矸網(wǎng)一側固定于液壓支架頂梁，另一側采用專用防倒繩固定于擋煤板上專用的連接環(huán)上，保證連接的間距小于0.5 m。防飛矸網(wǎng)應當每班設置專人進行檢查維修，如有損壞應當及時更換，同時，安裝時為確保擋矸效果應當保證松緊適宜。另外為有效提高擋矸效果增加防飛矸網(wǎng)的剛度，需要在防飛矸網(wǎng)內(nèi)穿插安裝支架鏈條及皮帶。

3）在工作巷道內(nèi)安裝擋矸網(wǎng)。為防止移架過程中的掉矸，需要在工作面每間隔10節(jié)支架處安裝一套防飛矸網(wǎng)，同時在工作巷道內(nèi)安裝鐵絲防護欄。

4）增加轉載機下幫擋板高度。為防止工作面飛出的矸石越過擋板砸向工作巷道造成人員傷亡，需要將位于工作面運輸機機尾部位與巷道頂板之間的區(qū)域密封。

3.5 頂板控制

由于工作面傾角較大且為層狀的泥巖結構，因此頂板的穩(wěn)定性較差，當頂板控制不好時容易出現(xiàn)掉頂及抽頂?shù)炔环€(wěn)定現(xiàn)象，導致出現(xiàn)支架支撐落空、與頂板的連接不緊密等不安全現(xiàn)象，最終會導致液壓支架的失穩(wěn)與傾倒。目前主要采取以下幾種方式對頂板進行控制。

1）超前移動支架。當工作面頂板條件較差且遇到較為復雜的地質(zhì)情況時，可以采用超前移架的方式移動液壓支架，保證移架過程中支架與頂梁之間緊密連接，且端面距保持最小。

2）帶壓擦頂移架。采用正常操作程序移架時容易出現(xiàn)抽頂?shù)炔话踩F(xiàn)象，選用帶壓擦頂移架方式能夠有效避免出現(xiàn)不安全現(xiàn)象。

3）沿煤層頂板推進工作面。工作面的推進方向始終為頂板發(fā)展方向，當工作面煤層厚度出現(xiàn)變薄的情況時，不能進行挑頂作業(yè)，在需要割煤層頂?shù)装鍟r進行割底操作。

4）分階段停機。當工作面傾角較大時，割煤與移架不能同時進行，需要在采煤機完成割煤工作后再進行移架的操作，但這一操作的時間間隔較長，對工作面頂板穩(wěn)定性要求較高，移架過程中容易出現(xiàn)漏頂及掉頂?shù)那闆r，因此，需要分階段停機進行移架。頂板條件較好時，每隔15～30 m進行停機移架操作；頂板條件較差時，每隔3～5 m進行停機移架操作，同時采用及時支護的方式完成頂板的支護工作。

5）在保證液壓支架的初撐力達到標準要求的前提下進行工作面的正規(guī)循環(huán)作業(yè)，提高工作面的推進效率。

4 結語

急傾斜綜合機械化采煤工藝在1501工作面的成功實施，在取得較好經(jīng)濟效益的同時創(chuàng)造了高產(chǎn)高效工作面的記錄。此項工藝技術不僅為急傾斜綜采工作面的開采提供了理論及實踐指導，同時有效改進了礦井開采工藝，為特殊條件下的綜合機械化開采開拓了新的研究方向。