陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采工藝實(shí)踐研究

董桂鋒 屈慶龍 李倫坦

（濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司，山東濟(jì)寧 272073）

煤礦開采過程中的大傾角綜放工作面一直是開采的難點(diǎn)，雖然科學(xué)技術(shù)進(jìn)步促使回采工藝流程更加規(guī)范，但在部分回采流程中依然存在工藝問題，導(dǎo)致工作面作業(yè)環(huán)境受到威脅，回采難度加大，生產(chǎn)、安全問題突出。本文以1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采實(shí)踐為研究，全面考慮開采設(shè)備、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及支護(hù)等問題，提出工藝優(yōu)化措施，有效的解決了陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采問題。

1.項(xiàng)目概述

濟(jì)寧能源陽城煤礦1315工作面位于該礦一采區(qū)南翼，預(yù)計(jì)煤炭采出量90余萬噸，工作面可回采長(zhǎng)度456m，面長(zhǎng)141m～165m，兩順槽平均俯角-25°（局部-31°），是該礦建礦以來最大的雙傾斜工作面，也是國(guó)內(nèi)少有的大傾角雙傾斜工作面。1315綜采放頂煤工作面煤層埋藏深度在-440m～-720m，工作面回采的3煤厚度大，煤層及頂板層理發(fā)育，內(nèi)生裂隙較多，隨著工作面推進(jìn)，頂煤及頂板能夠及時(shí)垮落。綜合煤層開采技術(shù)條件及煤層賦存特征，采煤方法為綜采放頂煤一次采全高走向長(zhǎng)壁后退式采煤法[1]。確定采煤高度為2.8m，放煤高度4.4m，即采放比為1:1.57，放煤采用0.8m放煤步距、一刀一放的放煤方式。

2.陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采關(guān)鍵工藝

2.1 1315雙傾斜工作面采煤機(jī)防滑措施

MG500/1130-WD交流電牽引采煤機(jī)重約70t，牽引力450kN～820kN，在煤層平均傾角為28°的1315工作面，采煤機(jī)防滑是安全管理的重點(diǎn)之一，再加上工作面俯斜開采，機(jī)身前傾問題嚴(yán)重，如何平衡采煤機(jī)下滑和前傾問題成為制約1315工作面高產(chǎn)高效的主要因素。陽城煤礦通過反復(fù)研究實(shí)驗(yàn)，最終采取在上、下平行滑靴處焊接3cm高強(qiáng)度耐磨板的方式將機(jī)身抬高，解決MG500/1130-WD交流電牽引采煤機(jī)因前傾造成滑靴、銷軌輪、銷排之間的不平衡受力，同時(shí)機(jī)身抬高降低了上、下滾筒與煤壁之間異常摩擦力，極大地減少了機(jī)組銷軌輪、滑靴、銷排損壞的事故率。為了防止機(jī)組下滑，對(duì)機(jī)組增設(shè)大扭矩液壓制動(dòng)器。大扭矩液壓制動(dòng)器由外殼、活塞、內(nèi)/外摩擦片、高強(qiáng)度彈簧、螺栓、密封圈等組成，機(jī)組靜止?fàn)顟B(tài)下制動(dòng)力矩達(dá)到1240N·m，機(jī)組運(yùn)行期間的動(dòng)制動(dòng)力矩達(dá)到960N·m，理論計(jì)算靜制動(dòng)安全系數(shù)達(dá)到7.50，動(dòng)制動(dòng)系數(shù)達(dá)到3.86，滿足1315雙傾斜工作面開采緊急制動(dòng)的要求。

2.2 解決大傾角順槽皮帶停機(jī)后，皮帶重載在慣性力作用下下滑等問題

鑒于皮帶順槽運(yùn)輸角度大、安全管理難度大的現(xiàn)狀，為保證回采期間皮帶運(yùn)行穩(wěn)定可靠，對(duì)1315雙傾斜工作面采用煜泰變頻皮帶機(jī)，并在皮帶架上方加裝金屬擋矸網(wǎng)和緩沖皮子，有效解決了大坡度下山25°皮帶運(yùn)行不穩(wěn)定、灑煤?jiǎn)栴}[2]。變頻皮帶機(jī)工作原理為：采用無諧波高壓變頻裝置的矢量控制技術(shù)構(gòu)成高性能交流調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)大傾角皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制。該變頻技術(shù)能夠可靠的應(yīng)用于大傾角、長(zhǎng)距離恒轉(zhuǎn)矩帶式輸送，提供足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng)，尤其對(duì)于1315雙傾斜順槽皮帶運(yùn)輸可以實(shí)現(xiàn)輕載/空載、重載等工況條件下的軟啟動(dòng)、軟停車，全過程解決SSJ1200/2/1×315kW型皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)間的功率平衡和速度同步問題，同時(shí)滿足可調(diào)節(jié)驗(yàn)帶速度的需要，變頻技術(shù)在大傾角皮帶運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用降低了快速啟動(dòng)、重載啟動(dòng)、重載停車過程對(duì)電氣系統(tǒng)的沖擊，更有效地避免了煤矸灑落問題，防止重載工況下異常停車，皮帶下滑造成的疊帶問題。煜泰變頻皮帶機(jī)能夠有效抑制皮帶動(dòng)態(tài)張力波對(duì)膠帶造成的傷害，延長(zhǎng)皮帶使用壽命，保證運(yùn)煤安全性和穩(wěn)定性。

2.3 解決工作面放頂煤液壓支架防倒、防滑問題

因地質(zhì)構(gòu)造影響，切眼部分地段留有底煤，給初采帶來了很大的困難。為盡快使支架、溜槽適應(yīng)煤層角度，該礦及時(shí)采取措施，采用快速剎刀降采高、人工臥底壓柱推溜的方法，在3刀之內(nèi)將溜槽角度從+10°變?yōu)?25°，并采用在支架前梁與主頂梁上方打木垛的方法使支架接實(shí)頂板，解決俯采工作面支架前梁與煤層頂板線接觸問題，提高了頂板支護(hù)質(zhì)量，避免頂板支護(hù)作用面積小導(dǎo)致的頂板過早離層破壞問題，配合前、后分體側(cè)護(hù)板的使用，有效避免了頂板冒落導(dǎo)致1315雙傾斜大傾角綜放工作面支架傾倒問題[3]。

優(yōu)化放頂煤支架底調(diào)千斤頂結(jié)構(gòu)和設(shè)置位置，優(yōu)化后的底調(diào)千斤頂安裝在支架底座上側(cè)，增加底調(diào)千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度（約50%），放頂煤支架下滑后依靠下方支架底調(diào)千斤頂，本架放頂煤支架底調(diào)千斤頂處于零位狀態(tài)，減小了以前由于設(shè)置在放頂煤支架下側(cè)處于伸出狀態(tài)調(diào)節(jié)支架下滑而操作放頂煤支架前移過程中的阻力，此時(shí)下方鄰架放頂煤支架的底調(diào)千斤頂只受軸向力作用，大大降低了底調(diào)千斤頂由于支架前移的同時(shí)調(diào)節(jié)支架下滑所受側(cè)向力過大而損壞的概率，延長(zhǎng)了地條千斤頂?shù)氖褂脡勖禄{(diào)節(jié)效果更好。優(yōu)化放頂煤支架底調(diào)千斤頂連接耳板的結(jié)構(gòu)，有原有的圓形孔優(yōu)化為橢圓孔，提升底調(diào)千斤頂?shù)倪m應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)底調(diào)千斤頂前調(diào)、后調(diào)、整體調(diào)節(jié)的功能，而且前、后底調(diào)千斤頂可以分別動(dòng)作，顯著提高了放頂煤支架對(duì)底調(diào)千斤頂動(dòng)作的需要，極大地解決了放頂煤支架下滑問題。

2.4 增加支架、延接刮板輸送機(jī)工藝

隨著推采的進(jìn)行，工作面逐漸變長(zhǎng)，由此帶來增加綜放支架、延接刮板輸送機(jī)的問題，科學(xué)確定增加支架位置和數(shù)量（回采期間共需增加15架綜放支架）和提高刮板輸送機(jī)延接效率，保證施工安全，陽城煤礦制定了詳細(xì)的技術(shù)措施，以保證支架、溜槽提前運(yùn)輸?shù)轿粸榛A(chǔ)，對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)施工危險(xiǎn)預(yù)知的同時(shí)，提升作業(yè)人員操作技能，保證了1315雙傾斜大傾角綜放工作面增加綜放支架、延接刮板輸送機(jī)作業(yè)高效、安全進(jìn)行。

3.結(jié)語

綜上所述，雙傾斜大傾角綜放工作面回采需要率先調(diào)查了解工作面的實(shí)際情況，掌握工作面的地質(zhì)信息結(jié)構(gòu)，并且明確煤層狀態(tài)和頂?shù)装鍫顟B(tài)，從而分析出開采工藝中可能會(huì)遭遇的技術(shù)問題，有針對(duì)性的做好預(yù)防措施，且制定規(guī)范性的操作流程，避免出現(xiàn)工作偏差，營(yíng)造安全生產(chǎn)環(huán)境，解決支架傾倒及下滑、采煤機(jī)前傾問題。利用三維地震勘探資料分析處對(duì)陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采影響大的6條正斷層做到提前預(yù)知，制定針對(duì)性措施，減少對(duì)回采的影響。

通過陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采關(guān)鍵工藝研究提升了雙傾斜大傾角工作面回采率，為陽城煤礦積累雙傾斜大傾角綜放工作面回采經(jīng)驗(yàn)，增加煤炭回收90余萬噸，為企業(yè)創(chuàng)效，同時(shí)為山東省特定煤炭覆存條件下的雙傾斜大傾角綜放回采工藝提出創(chuàng)新性舉措，對(duì)于雙傾斜工作面回采具有較高的指導(dǎo)意義。