傾斜長(zhǎng)壁綜采工作面仰采與俯采技術(shù)的探究

王偉

摘? ?要：隨著煤炭生產(chǎn)工藝的不斷拓展以及各地綜合機(jī)械化采煤的推廣與普及，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造以及煤層賦存條件的多樣化給綜合機(jī)械化回采工藝提出更多的理論課題，對(duì)于綜合機(jī)械化仰、俯采工作面的超前支護(hù)距離的合理確定以及仰俯采過(guò)程中各生產(chǎn)工序的有效銜接、綜采機(jī)械設(shè)備的管理維護(hù)方面提出了更高的要求，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)以及本人的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)傾斜長(zhǎng)壁綜采工作面仰采與俯采存在的一些問(wèn)題以及需要重點(diǎn)管控的工藝環(huán)節(jié)，進(jìn)行一下簡(jiǎn)要的探究。

關(guān)鍵詞：仰采? 俯采? 滑移? 機(jī)組割幫

中圖分類(lèi)號(hào)：F403.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（b）-0075-02

綜采開(kāi)采技術(shù)在全國(guó)較為普及，采用走向或傾斜長(zhǎng)壁式回采的方法，其中也包括為提高礦井回采率、增加礦井服務(wù)年限而進(jìn)行的殘采煤柱區(qū)的傾斜長(zhǎng)壁開(kāi)采，現(xiàn)依據(jù)本人多年的開(kāi)采實(shí)踐，將傾斜長(zhǎng)壁綜采工作面仰采與俯采生產(chǎn)工藝中存在的問(wèn)題及預(yù)防處理措施進(jìn)行淺談。

1? 仰采與俯采過(guò)程中生產(chǎn)管理的關(guān)鍵要點(diǎn)。

1.1 頂板穩(wěn)定性分析與超前支護(hù)距離的確定

1.1.1 頂板穩(wěn)定性分析

頂板如果得到了有效的控制與維護(hù)，對(duì)于增加支架的穩(wěn)定性，運(yùn)輸機(jī)的移設(shè)工序及機(jī)組割幫時(shí)的可靠性均會(huì)起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)也為傾斜長(zhǎng)壁工作面的順利回采將奠定重要的基礎(chǔ)。

對(duì)于仰斜工作面，由于傾角的影響，頂板將產(chǎn)生向采空區(qū)方向的分力，如圖1（a）所示，在此分力的作用下，頂板的懸臂巖層將向采空區(qū)方向移動(dòng)，使頂板巖層受拉力作用。因此，它更容易出現(xiàn)裂隙和加劇破碎，并有將支架推向采空區(qū)側(cè)的趨勢(shì)。相應(yīng)煤壁的水平位移量增大，特別是靠近頂板的上部煤層，使片幫現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，雖然傾角能起到減弱煤層法線應(yīng)力的作用，但由于煤層的水平位移量增大，又使頂板的初始下沉和梁的頂端至煤壁支承點(diǎn)的無(wú)支護(hù)距離隨之增大，從而導(dǎo)致頂板的穩(wěn)定性及其維護(hù)條件變的復(fù)雜。

對(duì)于俯斜工作面如圖1（b）頂板巖層的分力指向煤壁側(cè)，頂板巖層受壓力作用，使頂板裂隙有閉合的趨勢(shì)，有利于頂板保持連續(xù)性和穩(wěn)定性。但需注意防止煤壁處無(wú)支護(hù)空間的頂板漏矸或冒頂，以免改變頂板巖塊受力狀態(tài)，而使其惡化。

對(duì)于仰斜工作面，采空區(qū)的冒落矸石基本上涌向采空區(qū)，支架的作用主要是支撐作用。

對(duì)于俯斜工作面，采空區(qū)頂板冒落矸石有涌入工作空間的可能，此時(shí)支架作用除支撐頂板外，還應(yīng)防止碎矸涌入工作空間。

傾角越大，仰斜工作面的頂板及煤壁越不穩(wěn)定，而在俯斜工作面的頂板及煤壁相比下較穩(wěn)定。

基于上述原因，仰采與俯采工作面在保證合理的月推進(jìn)度的同時(shí)，仰采工作面煤壁穩(wěn)定性及超前片幫的可能性是仰采工作面頂板管理的關(guān)鍵，若煤壁側(cè)頂板破碎，可以采取工作面全條鋪網(wǎng)或局部區(qū)段鋪網(wǎng)的方法維護(hù)頂板完好，為防止移架時(shí)搓網(wǎng)、保證鋪網(wǎng)質(zhì)量也可以沿工作面的傾斜方向，在金屬網(wǎng)上綁扎鋪設(shè)鋼繩絲，選擇適當(dāng)?shù)匿摻z繩間距，確保所鋪金屬網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。若煤壁超前片落，也可使用在架子前梁上固定圓木或π鋼的方法進(jìn)行前探支護(hù)，確保煤壁頂板完整及架子的支撐穩(wěn)定性。俯采工作面也需要對(duì)無(wú)支護(hù)空間的薄弱地點(diǎn)加強(qiáng)管理，防止漏頂事故的發(fā)生。

1.1.2 超前支護(hù)距離的確定及管理要點(diǎn)

由于仰斜開(kāi)采時(shí)，工作面頂板及采場(chǎng)超前煤壁的上覆巖體也存在向采空區(qū)方向移動(dòng)和斷裂的可能;俯斜開(kāi)采時(shí)，煤壁附近頂板壓力明顯增大，容易造成頂板沿煤壁和機(jī)道斷裂，或發(fā)生局部漏頂，均不利于頂板控制。

正是由于上述原因也必將導(dǎo)致采煤工作面上下順槽超前煤壁一定距離范圍內(nèi)的巷道壓力頻繁處于變動(dòng)狀態(tài)，這樣對(duì)超前支護(hù)的距離和上下順槽支護(hù)形式的確定與選擇、上下端頭的頂板控制均提出了較高的要求。

首先根據(jù)仰采與俯采的傾角、采煤工作面煤體上覆巖層的穩(wěn)定性、巷道的支護(hù)形式等方面來(lái)考慮上下順槽的超前支護(hù)距離。

綜上所述，加強(qiáng)采煤工作面的超前支護(hù)的管理，合理確定超前支護(hù)距離與支護(hù)形式在防止超前出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象及確保超前的支護(hù)的強(qiáng)度、保證合理的通風(fēng)運(yùn)輸斷面中顯得尤為重要。在仰采、俯采工作面，液壓支架的護(hù)幫板均應(yīng)隨機(jī)組割幫后及護(hù)好煤壁，確保煤壁的完整性。

無(wú)論是走向長(zhǎng)壁工作面還是傾斜長(zhǎng)壁工作面，上下端頭處一向是采煤工作面壓力集中區(qū)，無(wú)論是采用π鋼梁與單柱聯(lián)合支護(hù)還是使用端頭支架，在保證端頭支護(hù)強(qiáng)度的同時(shí)，均要選擇好適合的支柱迎山角，俯采工作面上下端頭要打好朝向砂口的戧柱，仰采工作面的上下端頭也要打好朝向采煤工作面推進(jìn)方向的戧柱，以保證支柱能夠很好地克服上覆巖體向下的分力，保證較好的支護(hù)效果，防止端頭頂板推垮事故的發(fā)生。

2? 工作面運(yùn)輸機(jī)械移設(shè)防滑要點(diǎn)

在俯采工作面中，由于設(shè)備有滑向煤壁的作用力，故應(yīng)采取限制移架雙作用油缸行程的措施，并加強(qiáng)支架與輸送機(jī)之間的剛性。

在仰采工作面中，由于設(shè)備有滑向砂道的作用力，比如說(shuō)在支架支撐有力的前提下，使用液壓?jiǎn)沃蚝脩曛姆椒朔ぷ髅孢\(yùn)輸機(jī)向砂道的滑移。同時(shí)移架時(shí)也要將架子與煤幫運(yùn)輸機(jī)之間的浮貨清掃干凈，保證移架時(shí)的平直及支護(hù)高度。

3? 機(jī)組割幫時(shí)的安全技術(shù)要求

仰斜開(kāi)采時(shí)，當(dāng)煤層傾角小于10°左右時(shí)，采煤機(jī)及輸送機(jī)工作穩(wěn)定性尚好。如傾角較大時(shí)，采煤機(jī)機(jī)體常向采空區(qū)一側(cè)傾斜，一方面影響了機(jī)組行走齒輪及運(yùn)輸機(jī)銷(xiāo)排之間的咬合效果，也增加機(jī)組行走齒輪部分的載荷。一般情況下將運(yùn)輸機(jī)的傾角控制13°～15°左右是比較合理的，但若開(kāi)采傾角大于17°時(shí)，通過(guò)將運(yùn)輸機(jī)靠近架子側(cè)吊起加設(shè)墊木來(lái)達(dá)到運(yùn)輸機(jī)推進(jìn)方向傾角的調(diào)整，防止機(jī)組側(cè)翻事故的發(fā)生。同時(shí)在割幫時(shí)要計(jì)算調(diào)整好每一循環(huán)的臥底量，保證采面按照上下順槽的標(biāo)高及時(shí)調(diào)整工作面的平直。

俯斜開(kāi)采時(shí)，隨著傾角的加大，采煤機(jī)和輸送機(jī)的事故也會(huì)增加，由于采煤機(jī)的重心偏向煤壁，俯斜開(kāi)采將加劇機(jī)組的不穩(wěn)定性。當(dāng)傾角大于22°時(shí)采煤機(jī)機(jī)身傾斜，滾筒鉆進(jìn)煤壁，煤裝不進(jìn)輸送機(jī)中，可采用將輸送機(jī)靠煤壁側(cè)先吊起來(lái)，使溜槽傾斜度保持在13°～15°左右，采煤機(jī)割底時(shí)臥底，使底板始終保持臺(tái)階狀，采煤機(jī)可正常工作。工藝特點(diǎn)如圖2所示，其中（a）為采煤機(jī)處于正常割煤狀態(tài)，割底形成臺(tái)階;（b）為利用支架及繩套、油缸等吊起輸送機(jī)，然后推移輸送機(jī)進(jìn)入下一個(gè)臺(tái)階;（c）所示為割完一刀移輸送機(jī)，進(jìn)入正常割煤。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤中仰采及俯采工藝管理要求更好精細(xì)，工藝過(guò)程繁鎖，但是經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，仍具有運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單、巷道布置簡(jiǎn)單、適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件的能力強(qiáng)，效益好等優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)于仰采與俯采中的輸送機(jī)及架子的滑移問(wèn)題及機(jī)組側(cè)翻、上下端頭超前支護(hù)強(qiáng)度問(wèn)題等還有待于進(jìn)一步改進(jìn)和探索，通過(guò)支架的合理改進(jìn)與選型、生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化，仰采與俯采中所存在的施工難點(diǎn)及工藝問(wèn)題均可以得到較好的解決，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國(guó)卿.綜采工作面過(guò)大斷層仰采技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2018（3）：39-40，42.

[2] 劉士坦.大傾角綜采工作面仰采技術(shù)探析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（7）：48.

[3] 周加啟，華興斌.綜采俯采工作面安全開(kāi)采技術(shù)探討[J].山東煤炭科技，2012（4）：201-202.