急倾斜煤层综采生产工艺与安全管理

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：在倾角45°～60°的薄、中厚煤层中成功实现走向长壁综合机械化采煤,采用国产设备实现生产，工作面倾斜长限制在120m以内，并采用伪斜布置，掩护式液压支架和横向布置的端头支架控制工作面顶板;通过采煤机无链牵引、刮板输送机利用移架千斤顶与支架连接及时调整支架和输送机位置来保持工作面设备稳定性。

　　关键词:急倾斜煤层;走向长壁;综合机械化;采煤工艺

　　1盘江集团急倾斜煤层开采技术条件

　　盘江集团六枝工矿公司的部分矿井和精煤股份公司火铺矿、老屋基矿南采区均为急倾斜煤层。以老屋基矿南采区10121采面为例，采面走向长500m，倾斜长104m(实践证实：急倾斜煤层倾斜长布置不宜>120 m)，煤层厚度平均2.7m，煤层倾角最大48°，最小倾角42°平均倾角46°，容重1.4t/m3，储量19.6万吨。

　　此工作面采用ZFQ-4400/15-28型掩护式液压支架支护(为量面定做的防倒支架)， MXG-250/600QWD型双滚筒采煤机割煤，采面配备SHZ730/400型刮板运输机，运输巷采用SZZ730/200转载机和STJ-1000型皮带运输机运输;4#薄煤层采用ZFQ4000-15/26型综采液压支架，MXG-250/600QWD型双滚筒采煤机割煤，采面配备SHZ730/400型刮板运输机，运输巷采用SZZ730/200转载机和STJ-1000型皮带运输机运输。均采用走向长壁后退式采煤方法，全部跨落法管理顶板。

　　2回采工艺管理

　　2.1机械启动管理

　　采面机组割煤和采面溜子启动前，必须通过采面声光信号告知所有操作人员全部撤离机道，进入采面支架立柱内躲避，方能启动机械割煤作业。

　　2.2割煤管理

　　该工作面采用单向下行割煤，上行跑空刀装煤的方式进行回采。每班配备2名机组司机，由于倾角较大，割煤时，为防止大块煤矸滚落伤及机组司机，司机在机组侧面上方支架立柱内，用遥控器操作机组割煤，综采支架和机道之间用高强度的柔性网隔开，没有特殊情况司机不直接操作按钮，该工作面最大坡度48°，机组牵引行走在本工作面正常，没有下滑现象，割煤前要及时收回支架的护帮板，根据煤层变化，适当调整采高，尽量不破顶。遇到断层、构造，机组就要适当割去部分岩石，以达到顶底板平滑过渡，也便于采面推溜移架工作安全顺利进行;机组在割煤层松软段，煤壁出现片帮现象时，要停机维护(要有特殊的安全技术措施)，机组与采面刮板顺送机闭锁灵敏可靠。

　　2.3拉架管理

　　工作面安设ZAQ4000-15/28型液压支架，由于倾角大，割煤后，为防止拉架时煤矸滚落伤人，移架位置要距离机组20m以上，并要停止割煤。支架从下往上的顺序进行，为防止支架前移过程中产生歪倒下滑现象，一般采用间隔交错移架方式进行，并利用本身带有的防滑油缸固定在上方支架后，采用“带压移架”的方式，做到“少降快拉”。保证较大的支架与顶、底板间的摩擦系数 f。煤层底板浮煤清理不彻底、顶板破碎、底板积水，都会降低 f，因此，应提高采煤机截割质量，确保顶、底板平整，在移架前必须清理干净架前浮煤，确保支架底座与底板严密接触;顶板破碎时,应做好超前支护，仰斜推进时注意排水。 严格控制采高，适当提高推进速度。控制采高，可有效保持支架的稳定性;适当提高推进速度，及时支护，既可有效控制冒顶和空顶距的增加，又可减轻支架的压力。在操作移动端头支架时，先移2#、3#支架，待2#、3#支架前移固定牢靠后，再移1#支架。

　　2.4移架管理

　　该工作面均采用本架操作方式，只有遇煤层片帮严重，顶板漏冒等特殊情况时，通过改动供液管路，实现邻架操作，一般采用高地势位置的支架为主控制架，低地势作为受控架，拉架时，一般采用带压移架，边降边移。

　　2.5支架防倒、滑管理

　　支架防倒防滑装置是保证其它设备正常工作、工作面正常开采、作业人员安全的主要前提。该工作面支架防滑装置主要有顶梁防倒装置、底座防滑装置、侧护板防滑装置及运输机防滑;其中顶梁防滑主要是当下方支架有倾倒倾向时，通过收缩上方支架千斤顶推拉下方倾倒支架顶梁复位;底座防滑主要是当相邻支架底座有下滑倾向时，通过收缩上方支架或伸下方支架的防滑千斤顶拉或推其底座复位，千斤顶控制的活动侧护板，主要是保证支架顶梁间没有间隙，使支架没有倾倒空间，相互紧靠支撑，防止倒架。要加强支架的支护阻力，首要条件就是保证液压泵站的额定压力;其次是整个采面的液压系统不出现跑冒滴漏的现象，始终处于恒压状态。

　　2.6安全管理

　　急倾斜煤层的回采工作，人员的安全是工作面回采过程中的首要问题，在安全管理上把上放滚下的煤、矸石视为落体运动，为防止采面滚煤矸伤人，一般采用单向工作方式，即：“上干下不干，下干上不干，中间必挡矸，确保人安全”。

　　3刮板输送机管理

　　工作面采用SGZ730-400型刮板输送机。该输送机由机头部分，中间部分，机尾部分组成。由于采面倾角大，推移刮板输送机要滞后机组割煤20m在进行，根据采面支架整体上窜下滑的趋势，有条件的选择从机头向机尾方向或从机尾向机头方向顺序移溜，切不可从两头向中间推移刮板输送机，为防止移动过程中，中部槽子脱节，造成卡链，移动时，溜子正常运行，停运时不准移溜作业。由于刮板输送机与支架连接牢固可靠，操作过程中，即使急倾斜煤层也不会出现溜子下滑现象。刮板输送机稳定性的控制除采取工作面伪斜布置与在下端头留设防滑平台外，还应使用单体支柱蹬运输机，即在运输机和支架底座箱之间沿底板打单体支柱，单体支柱一头打在支架底座箱上，另一头朝向上端头方向打在运输机溜槽上，在推动运输机的同时向单体液压支柱供液，利用单体液压支柱产生的向上分力，将运输机向上端头推移。

　　4支架调整管理

　　由于地质构造的原因，回采期间不可避免需要推过断层，受断层牵引，采面煤层走向起伏较大，回采过程中，有时局部段需卧底回采，局部段挑顶回采以适应地质构造引起的煤层变化，在挑顶或卧底过程中不可避免出现支架歪斜、倾倒及咬架现象，对歪斜、倾倒支架的处理，成为综采正常回采必不可少的工序，为此，施工队组配备2～3人的专职调架工，负责对采面支架进行调整。操作时，有一名班队长在现场指挥，负责安全工作，使用单体柱、大链、绳扣等工具配合使用，调架时，先将不相关人员撤到10m外安全地点，多采用远方操作方式，用单体柱将歪倒的支架扶正，根据底板情况，确定是否在底座下垫木料，将底座垫平，调架时，一般采用从上到下的顺序，从被调架往上3～5个支架开始逐架进行，以确保被调支架有可活动的足够空间为原则，操作时，主要采取防单体柱顶滑，防单体柱三用阀弹出，防止架间漏顶等措施，确保人员安全。

　　5顶板管理

　　由于煤层倾角大，回采过程中顶板管理难度明显加大，煤壁受自身重力影响，容易产生片帮，从而导致综采支架端面距超大，引发煤壁顶板没有支护而跨落，导致漏、冒顶事故发生，特别是采面下出口超前上出口的情况下，片帮更为严重，因此，合理掌握采面上下出口的伪倾斜的距离，对采面顶板管理极其重要，通过实践回采证明，在像10121采面的地质条件下，下出口超前上出口的距离宜≯15m，否则，采面片帮冒顶事故会明显加大。

　　6滚矸管理

　　急倾斜煤层采煤工作面，机组割煤后，大煤块或矸石将沿倾斜方向滚落，为防止大矸石滚落伤人或砸坏设备及管线，必须采取有效措施防止矸石滚落或限制矸石滚动距离。在机头往上5m，尾往下5m位置各设置一道刚性挡矸栏;在采面机道中部每隔15m打设一组刚性挡矸栏，挡矸栏的一端伸抵煤壁，另一端伸入支架内，中间用钢板固定插入运输机齿轨内，在采面沿倾斜方向设柔性挡矸栏，将机道和人行道分开，柔性挡矸栏采用尼龙网或Ф6.3钢丝绳网做成，长度6～8m，顶部挂在支架顶梁上，下部固定在电缆架上，防止大煤块、矸石窜入人行道，通过调查，普遍认为，该挡矸栏设置比较繁杂，但效果较好，有待施工过程中进一步简化。

　　7安全出口管理

　　采面上下出口在没有使用端头支架的时候，采用了4对8根4.2m长钢梁和1组端头大梁配合单体柱迈步支护，并在切顶线打设一排密集柱加强挡矸和切顶;上下巷超前煤壁10m,采用单体柱和长钢梁替棚，替棚后打设双排或者三排托棚加强支护，高度不小于《煤矿安全规程》规定要求。

　　8两巷掘、修管理

　　(1)采面布置及掘进过程中，应尽量使采面上下巷坡度平缓，避免巷道起伏过大，从而带来机电运输设备管理上的困难，和煤炭、材料运输过程中的不利影响。采面回采过程中，尽量将采面推成下出口超前的伪倾斜状态，减少采场的实际坡度，为回采工程中的安全管理、工序管理创造可利用的转化条件。

　　(2)对于有地质构造的回采巷道，采用刚性U型支架支护的地段，替棚工作严重制约采面的推进，上下巷在采面超前应力影响范围内，原巷道断面急剧收缩，替棚困难加大，未将严重制约采面的推进速度，需提前替棚，确保正常回采。对于因地质变化的煤在底板的情况，回采过程中采面与上巷形成台阶，应充填木材接顶，确保正常回采。

　　9观念改变的重要意义

　　在盘江集团急倾斜煤层的回采技术探索上，与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较来看，该项技术探索在国内类似地质条件下运用比较成功，处于国内领先水平。利用先进的综合机械化采煤来代替传统的炮采或高档回采，特别是在急倾斜煤层回采中的应用，突破了广大干部职工的保守理念，改变了发展理念，确立了安全理念，树立了科学理念，取得了效益理念。

　　(1)安全管理上台阶，职工人身安全得到充分地体现。

　　(2)减轻工人的劳动强度，改善职工生产作业环境。

　　(3)回采急倾斜煤层的装备得到了成功的定型。

　　(4)针对急倾斜煤层采煤方法：在防矸石下滚伤人、预防顶板冒顶、支架防歪倒等工艺上取得突破，为类似地质条件的综采技术提供可借鉴、可参考的第一手资料。

　　(5)为实现矿井急倾斜采煤技术现代化、安全发展可持续化创造基础条件。

　　10技术探索取得的效益

　　10.1社会效益

　　该项技术探索，提高了矿井机械化程度，延长了矿井的服务年限，提高了矿井的资源回收率，促进了矿区的经济发展与繁荣稳定，改善了矿区职工生活水平。

　　10.2经济效益

　　该项目的成功实施，同比传统回采方式节约投资总额1263.4万元。

　　参考文献

　　[1]李兴仁，急倾斜中厚煤层回采方法的改进与应用.煤炭技术,2008,(06)

　　[2]段红民，薄及中厚急倾斜煤层采煤方法优化研究.煤炭科学技术,2008,(02)

　　[3] 段为民、连志伟、石铁锤， 急倾斜煤层伪俯斜回采技术的研究.科学与财富 2011,(04)