傾斜厚煤層綜放開采技術(shù)探討

（山西汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)有限責(zé)任公司 山西 031302）

傾斜厚煤層綜放工作是戶外綜采放頂煤技術(shù)的延伸，是我國(guó)煤炭開采中重點(diǎn)科技攻關(guān)內(nèi)容，和傳統(tǒng)的煤炭分層開采技術(shù)相比，傾斜厚煤層綜放技術(shù)對(duì)于煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重大的經(jīng)濟(jì)效益作用，一方面通過(guò)傾斜厚煤層綜放可以實(shí)現(xiàn)煤炭開采的高產(chǎn)、高效，另一方面傾斜厚煤層綜放具有成本低、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段已成為煤礦開采作業(yè)中的常用技術(shù)。

1.現(xiàn)階段全國(guó)礦區(qū)采煤及傾斜厚煤層綜采放頂煤開采面對(duì)的困難

(1)全國(guó)礦區(qū)采煤面臨著技術(shù)創(chuàng)新局限的難題

隨著近年來(lái)傾斜厚煤層綜放技術(shù)在各地礦區(qū)中的逐步應(yīng)用，綜放技術(shù)不斷得到完善，綜放設(shè)備逐步得到改良，例如重型化綜放設(shè)備、大型化綜放設(shè)備、自動(dòng)化綜放設(shè)備等相繼問(wèn)世。但隨著傾斜厚煤層綜放技術(shù)的不斷完善和綜放設(shè)備的不斷改良，我們發(fā)現(xiàn)綜放技術(shù)的創(chuàng)新逐漸呈現(xiàn)出一定的瓶頸特征，具體表現(xiàn)如下：第一，綜放設(shè)備的使用礦區(qū)有限。先進(jìn)的綜放設(shè)備基本都屬于大尺寸、超重量，且售價(jià)、租價(jià)高，如圖1所示。因此只有大型礦區(qū)和礦井才會(huì)引進(jìn)使用，而小型的礦區(qū)依然采取傳統(tǒng)采煤作業(yè)的形式進(jìn)行，這不僅加劇了各地區(qū)煤炭開采量的差異性，同時(shí)也導(dǎo)致小型礦區(qū)在煤炭開采中意外事故頻發(fā)，我國(guó)整體的煤炭開采產(chǎn)業(yè)效率不佳。例如很多地區(qū)的中小型礦井，因受井型、井下巷道斷面、開采環(huán)境及條件、開采資金不充足等原因被迫處于被動(dòng)開采的狀態(tài)；第二，因先進(jìn)綜放設(shè)備在中小型礦井的應(yīng)用受限，因此大多數(shù)中小型的礦井采礦技術(shù)相對(duì)落后。很多中小型礦井為了提高作業(yè)量，先后根據(jù)實(shí)況，采取多元化的形式和技術(shù)進(jìn)行煤炭開采技術(shù)探索，例如利用滑移支架放頂煤、利用懸移支架放頂煤、利用單體液壓支柱頂梁放頂煤等，雖然在短期內(nèi)這些技術(shù)為其帶來(lái)了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，但是結(jié)合其長(zhǎng)期的發(fā)展規(guī)劃來(lái)看，這些技術(shù)仍存在一定的不足，難以支持礦區(qū)的長(zhǎng)期作業(yè)和發(fā)展，具有一定的安全隱患。

圖1

(2)傾斜厚煤層綜放技術(shù)中要解決綜放設(shè)備下滑困難

傾斜厚煤層綜放技術(shù)的主要設(shè)備為運(yùn)輸機(jī)和液壓支架，我們將其簡(jiǎn)稱為綜放設(shè)備，上面我們講到過(guò)，綜放設(shè)備基本都屬于大尺寸、超重量，因此在實(shí)際采煤作業(yè)中，我們要充分考慮到設(shè)備受摩擦出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象，即綜放設(shè)備與地面的角度根據(jù)物理摩擦力原理計(jì)算，當(dāng)綜放設(shè)備所受的摩擦力大于下滑力時(shí)，綜放設(shè)備就不會(huì)下滑。對(duì)此我們?cè)陂_采作業(yè)中要掌握好綜放設(shè)備與煤層的傾斜角，盡量使其保持在水平20度角內(nèi)，以防支架、降架脫離頂板后，頂板壓力對(duì)支架不起作用，出現(xiàn)設(shè)備下滑的情況。

(3)傾斜厚煤層綜放技術(shù)中要解決液壓支架傾倒的困難

傾斜厚煤層綜放技術(shù)在工作中會(huì)出現(xiàn)一定的傾角，結(jié)合以往實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，當(dāng)工作面傾角增大時(shí)會(huì)出現(xiàn)液壓支架的重心位置線、頂板壓力和支架重力合力作用線偏離支架底座的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致支架在合力作用下，向下傾倒。為了避免支架受作用力倒下的意外情況發(fā)生，所以我們要盡量使用底座寬、重心高度低的支架，如圖2所示：

圖2

(4)傾斜厚煤層綜放技術(shù)中要解決液壓支架尾部下滑和歪斜的困難

隨著支架后頂煤的放出，將會(huì)形成一個(gè)漏斗狀的防煤趨勢(shì)，此時(shí)若工作面傾角增大，放煤漏斗則會(huì)向兩側(cè)上方偏斜，即傾斜處兩側(cè)上方的頂煤放出增多、下方頂煤放出較少，如果對(duì)上述現(xiàn)象不加以解決，則會(huì)導(dǎo)致支架尾部受傾斜力作用，向下滑，甚至歪斜。

2.傾斜厚煤層綜放開采技術(shù)創(chuàng)新策略

(1)優(yōu)化開采作業(yè)的支架設(shè)計(jì)

液壓支架是綜放設(shè)備的核心所在，其主要工作職能是維護(hù)頂板固定性、放煤等，為了避免出現(xiàn)支架傾斜或下滑的現(xiàn)象，我們應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)此可從以下幾點(diǎn)進(jìn)行：第一，適當(dāng)增加底座寬度。結(jié)合上述傾斜厚煤層綜采放頂煤開采面對(duì)的難題來(lái)看，我們應(yīng)適當(dāng)增加底座寬度，使支架重心線保持在支架底部垂直的邊緣界限內(nèi)，增加支架的穩(wěn)定性；第二，降低支架重心高度。支架重心高低與支架穩(wěn)定性能成正比，因此我們?cè)趦?yōu)化支架中可以通過(guò)使用高強(qiáng)度鋼板等辦法，降低支架的重心高度，提升支架的穩(wěn)定性能；第三，結(jié)合作業(yè)的特點(diǎn)，合理增加支架的初撐力和工作阻力。此項(xiàng)原理主要是增加支架與頂?shù)装逯g的作用力，通過(guò)力的相互作用，使支架的受力狀態(tài)處于最佳穩(wěn)定性；第四，采取全封閉支架的方法，提高側(cè)護(hù)板高度，增加側(cè)推千斤頂側(cè)推力。當(dāng)支架處于全封閉時(shí)，可以有效避免支架間的煤塊流竄，出現(xiàn)空頂?shù)默F(xiàn)象，同時(shí)適當(dāng)增加側(cè)護(hù)板高度和側(cè)推千斤頂側(cè)推力，可以防止支架下滑和傾倒；第五，加大支架拉架力；第六，增加防倒滑設(shè)備。防倒滑設(shè)備屬于外部輔助防倒滑措施，可以起到很好的防止支架傾斜和下滑等現(xiàn)象發(fā)生。

(2)加強(qiáng)回采工藝的創(chuàng)新和完善

要想全面實(shí)現(xiàn)傾斜煤層綜采的安全放頂煤，除了支架設(shè)計(jì)，我們還需在回采工藝上不斷進(jìn)行創(chuàng)新和完善，對(duì)此可從以下幾點(diǎn)進(jìn)行：第一，加強(qiáng)對(duì)回采工藝中工作面?zhèn)涡钡牟贾谩９ぷ髅鎮(zhèn)涡辈贾弥饕侵笇⒐ぷ髅鎮(zhèn)窝鲂辈贾?，既讓工作面保持一定的傾斜角度，同時(shí)又不會(huì)出現(xiàn)傾斜角度過(guò)大的現(xiàn)象，其一方面可以減少工作面傾角，另一方面在綜采設(shè)備進(jìn)行推溜和移架作業(yè)時(shí)，會(huì)借助力的作用防止支架下滑，但需注意的是偽斜角的角度應(yīng)結(jié)合工作面的實(shí)況進(jìn)行，以重量平衡為原則進(jìn)行布置；第二，在回采工藝中的推溜、移架作業(yè)實(shí)操中按照由下及上的操作流程展開作業(yè)。推溜和移架是回采工藝的重要程序，主要是指借助作業(yè)面和設(shè)備對(duì)放頂煤進(jìn)行二次開采和放頂，為了支架的穩(wěn)定性，我們?cè)谕屏锖鸵萍苤袘?yīng)按照由下而上的順序進(jìn)行操作，一方面利用工作面向上的操作力作用，抵消下滑的力，另一方面保持支架的穩(wěn)定和平衡，避免支架傾斜的現(xiàn)象。

(3)加強(qiáng)對(duì)傾斜厚煤層綜放的作業(yè)管理

除了必要的工藝創(chuàng)新和技術(shù)優(yōu)化之外，我們?cè)趦A斜厚煤層綜放作業(yè)中還要加強(qiáng)作業(yè)管理，提高傾斜厚煤層綜放作業(yè)的安全性和秩序性，具體可從以下幾點(diǎn)進(jìn)行：第一，要求相關(guān)作業(yè)人員要嚴(yán)格控制采高，嚴(yán)禁超高采煤。采高主要是指超過(guò)采煤高度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采煤，具有一定的安全隱患，是導(dǎo)致采煤意外事故頻發(fā)的重要原因之一，對(duì)此我們?cè)趦A斜厚煤層綜放作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格要求所有相關(guān)人員，不得超高采煤。首先，我們要嚴(yán)格要求煤機(jī)司機(jī)，告知其在割煤時(shí)，一方面要按照技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行采高控制，另一方面要將頂煤割平，不留臺(tái)階或縫隙空間，給支架頂梁和頂煤充分的接觸“機(jī)遇”，保證支架的支撐力。第二，做好移架注意事項(xiàng)。移架關(guān)系到支架的穩(wěn)定性和使用壽命，首先我們應(yīng)堅(jiān)持帶壓移架，即在移架時(shí)，要求工作人員先打開操作閥，然后再降柱，當(dāng)明確支架能挪移后再關(guān)閉降柱操作閥，保證支架帶壓擦頂一次性完成。其次，我們要結(jié)合作業(yè)實(shí)況，及時(shí)挪移支架，即當(dāng)煤機(jī)作業(yè)撤離后，及時(shí)啟動(dòng)前探梁護(hù)頂，避免頂煤在架前塌落，然后在緊隨跟煤機(jī)，及時(shí)移架。需要注意的是，在隨煤機(jī)移架中，切忌不要收回側(cè)護(hù)板，且若中間出現(xiàn)支架擠死的情況，輕輕挪動(dòng)一下護(hù)板即可；第三，定時(shí)調(diào)整支架。支架在作業(yè)中會(huì)因方向等出現(xiàn)下滑或傾斜，對(duì)此我們需及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或挪移。

3.結(jié)束語(yǔ)

傾斜厚煤層綜放技術(shù)作為現(xiàn)階段煤礦采煤的主要技術(shù)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際作業(yè)中仍存在一定的難題，例如要解決設(shè)備下滑、傾斜、不穩(wěn)定性等問(wèn)題。針對(duì)上述難題，首先我們應(yīng)優(yōu)化支架設(shè)計(jì)，通過(guò)加大支架底座寬度、降低支架重心高度等提高支架自身的穩(wěn)定性。其次，創(chuàng)新完善回采工藝，堅(jiān)持從下往上、由下而上的工作原則；最后，加強(qiáng)作業(yè)管理，例如嚴(yán)格控制采高、堅(jiān)持帶壓及時(shí)移架等。