劉　明

(同煤集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司)

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大傾角綜采工作面回采技術(shù)

劉明

(同煤集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司)

摘要在大傾角煤層綜采工作面回采中，采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、支架等滑倒以及“飛煤飛矸”傷人事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅采掘人員的生命安全。為此，以某煤礦的某綜采工作面為例，對該工作面的地質(zhì)特征進(jìn)行分析，并對大傾角煤層綜采工作面回采存在的問題進(jìn)行討論，在此基礎(chǔ)上，對大傾角綜采工作面回采的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討，為類似礦山提供參考。

關(guān)鍵詞大傾角綜采工作面地質(zhì)特征回采技術(shù)

近年來，隨著開采技術(shù)的不斷發(fā)展，很多埋藏位置較淺、開采條件較好的儲藏煤層已被開采殆盡，因此大傾角煤層(埋藏傾角在35°以上)的開采越來越受到關(guān)注。但因大傾角綜采工作面開采過程中經(jīng)常發(fā)生各類安全事故，極大威脅了井下采掘人員的生命安全，為此，本研究以某煤礦的某綜采工作面為例，對大傾角煤層綜采工作面回采的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，為確保該類煤層的安全高效開采提供參考。

1工作面地質(zhì)概況

某礦綜采工作面位于該礦第14采區(qū)北側(cè)第二區(qū)段的一煤煤層中，該煤層平均厚3.3m，整個工作面設(shè)計(jì)走向長625m，斜長231m，煤層傾角28°～39°。煤層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，呈條塊狀，水平層理，易滑面，易脫層，半暗型瀝青玻璃光澤。煤層頂板以石灰?guī)r和細(xì)碎的巖屑為主，局部間雜有部分粗砂礫巖。煤層底板主要為厚0.2～0.6m的泥巖，較松軟，最下方未粉砂巖，一旦遇水，極易變形膨脹。該綜采工作面主要采取長壁綜合機(jī)械化采煤方法進(jìn)行回采。

2大傾角綜采工作面回采存在的問題

2.1設(shè)備狀況

(1)當(dāng)采煤機(jī)上升至上口斜切進(jìn)刀段進(jìn)行機(jī)窩建設(shè)時，無論是爬坡還是割煤均較困難；同時，采煤機(jī)在大傾角情況下，可能會由于制動性能和自重分力不足，在下行過程中難以控制速度，出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；此外，在采煤機(jī)處于更換行走部件或停機(jī)狀態(tài)時，如果制動器產(chǎn)生的制動力矩?zé)o法達(dá)到大傾角工作面回采的制動要求，便會發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

(2)由于煤層傾角的存在，綜采工作面的傾角不規(guī)范，中間偏低，兩端較高，導(dǎo)致輸送機(jī)的受力位置位于軸部，此外，由于工作面為俯采推進(jìn)方式，難以保證輸送機(jī)的平直運(yùn)行，也無法利用標(biāo)準(zhǔn)公式對輸送機(jī)的上竄下滑進(jìn)行計(jì)算，嚴(yán)重影響了綜采面的回采工作。

(3)由于煤層傾角較大，如果液壓支架的重力沿煤層傾向的分力大于支架底座和底板間的摩擦力，便會產(chǎn)生側(cè)向移動，出現(xiàn)下滑。隨著煤層傾角的不斷加大，液壓支架的重力作用線一旦超過液壓支架底座寬度的界限時，頂板與底板的位置便會出現(xiàn)偏差，液壓支架也會因此發(fā)生傾倒[1]。

2.2工作環(huán)境

①回采作業(yè)過程中，常發(fā)生漏頂、煤矸石和煤壁片幫等問題，給作業(yè)人員造成了極大的安全威脅；②當(dāng)工作人員位于采煤機(jī)頭下方工作時，常受到大量滾落煤矸石的威脅；③作業(yè)人員在工作面支架內(nèi)的工作條件普遍較差，無論是回采作業(yè)還是操作設(shè)備均較困難。

3大傾角綜采工作面回采關(guān)鍵技術(shù)

3.1支架防倒防滑技術(shù)

液壓支架下滑的原因主要是由于支架重力沿傾斜方向的分力大于支架與底板之間的摩擦力及頂板移動所致，而液壓支架傾倒的原因則在于其受力狀態(tài)較差，液壓支架的重力作用線超出了支架底部的寬度界限，此外，支架移動方法不正確也是液壓支架發(fā)生傾倒的重要原因[2]。為防止液壓支架發(fā)生下滑和傾倒，可采取如下措施：

(1)分段安裝防滑防倒設(shè)備及排頭支架，將整個綜采工作面劃分為6段，將各段起始位置安裝3個排頭架，并分別在排頭架底部的前后位置及前梁處安裝千斤頂，對整個斷面進(jìn)行加固，提高整個綜采工作面的防滑防倒性能。

(2)在工作面傾角大于30°的區(qū)段，可在液壓支架的底座箱中安裝1個調(diào)架千斤頂，以便及時調(diào)整支架尾部產(chǎn)生的縫隙，預(yù)防甩尾現(xiàn)象的出現(xiàn)，確保區(qū)段底座均勻排列。

(3)嚴(yán)格按作業(yè)規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。一般情況下，綜采工作面會分六茬開展作業(yè)，各茬之間應(yīng)按照由上至下的順序作業(yè)，但茬內(nèi)的移架工作應(yīng)按照由下至上的順序進(jìn)行，并且排頭架須首先被移出。排頭支架的移動應(yīng)遵循由上至下，最后中間的操作流程，尤其值得注意的是，當(dāng)綜采工作面需進(jìn)行調(diào)整時，須按照由上至下的順序進(jìn)行移架，確保留出足夠的調(diào)架空間。

(4)根據(jù)液壓支架的支撐狀態(tài)及時對其進(jìn)行調(diào)整，確保其安全性和支撐力。一旦液壓支架出現(xiàn)咬架、歪斜或者爬架等現(xiàn)象，須立即調(diào)整支架，液壓支架的狀態(tài)調(diào)整一般僅需借助簡單的單體輔助即可完成。

3.2輸送機(jī)防滑技術(shù)

在綜采工作面初采時，經(jīng)常會出現(xiàn)輸送機(jī)下滑現(xiàn)象，帶來了一定的安全隱患，相應(yīng)的對策有：①采用單向下行割煤技術(shù)完成綜采面回采工作，該單向上行的移溜回采方法可有效預(yù)防輸送機(jī)下滑，在移動輸送機(jī)機(jī)頭時，可提前在機(jī)頭前建設(shè)1個斜撐單體支柱，預(yù)防輸送機(jī)下滑；②每隔3架安裝1套雙向鎖對運(yùn)輸機(jī)和支架底座進(jìn)行連接，并在支架底座安裝防滑千斤頂，用溜子大鏈將溜子與千斤頂進(jìn)行緊密連接；③除采用機(jī)械手段防止運(yùn)輸機(jī)下滑外，還可采用偽斜推進(jìn)的工作方式。

3.3采煤機(jī)防滑穩(wěn)定技術(shù)

大傾角綜采工作面回采對于采煤機(jī)的制動性能要求較高，除要求其具備良好的下滑制動系統(tǒng)外，還要求采煤機(jī)在更換行走部件(如行走箱、行走輪)時，利用單電機(jī)進(jìn)行牽引使其依然能夠正常工作。此外，當(dāng)利用單電機(jī)對采煤機(jī)進(jìn)行牽引時，采煤機(jī)的制動器會自行解鎖，無需專門停車進(jìn)行啟動，可有效抑制采煤機(jī)的下滑。當(dāng)采煤機(jī)向下進(jìn)行割煤作業(yè)時，應(yīng)慢速牽引，尤其當(dāng)煤層傾角較大、采煤機(jī)下行速度過快時，采煤機(jī)機(jī)手應(yīng)嚴(yán)格控制下行割煤作業(yè)的進(jìn)度。而當(dāng)采煤機(jī)在裝煤上行時，應(yīng)及時移溜，移溜與機(jī)組的間距最大不得超過15m。采煤機(jī)下行割煤停機(jī)時，滾筒須切入煤幫中，而當(dāng)采煤機(jī)上行割煤停機(jī)時，無論是上滾筒還是下滾筒均須全部落地。在開采過程中，選用大于直徑2 200mm的滾筒，確保輸送機(jī)能正常卸煤，并有效解決機(jī)頭位置二角煤難以割透的問題。此外，還可采用工藝防滑技術(shù)，隨著工作面傾斜度的增加，機(jī)頭超出機(jī)尾的距離應(yīng)逐漸增加，當(dāng)采煤機(jī)的行走部件需要進(jìn)行維修時，須用鏈子將采煤機(jī)的行走部件與采煤機(jī)底座前面的設(shè)備孔進(jìn)行緊密相連。

3.4防煤矸石傷人技術(shù)

綜采工作面的下出口前溜位置如正對著轉(zhuǎn)載機(jī)下幫側(cè)的擋煤板，須對擋煤板進(jìn)行加高，防止煤塊飛出傷人，當(dāng)該位置附近有行人經(jīng)過時，須在輸送機(jī)閉鎖之后方可通過。綜采工作面采用鄰架操作方法時，操作者須在液壓支架上部進(jìn)行操作，避免受到架間飛矸傷害。當(dāng)工作面和采煤機(jī)需移動位置時，作業(yè)位置以下的5個支架區(qū)域范圍須進(jìn)行隔離，禁止任何工作人員停留及行走，以防大塊煤矸石下墜造成不必要的損失。當(dāng)工作人員從煤壁側(cè)進(jìn)入對采煤機(jī)進(jìn)行檢修時，采煤機(jī)的上下滾筒須落地，且護(hù)幫板應(yīng)全部加固，并且綜采工作面作業(yè)點(diǎn)上方須拉設(shè)橫網(wǎng)。工作面推機(jī)頭時，須提前將采煤機(jī)停放于距綜采工作面下出口13m以上的位置，以作為工作人員遮擋煤矸石的臨時設(shè)施。在生產(chǎn)過程中，當(dāng)電纜槽或支架下方有大塊的煤矸石需要清理時，須在刮板運(yùn)輸機(jī)停電閉鎖之后，工作人員方可對煤矸石進(jìn)行清理，此時采煤機(jī)的2個滾筒依然必須落地，幫護(hù)板也須加固，作業(yè)位置上方也應(yīng)拉設(shè)橫網(wǎng)，且嚴(yán)禁任何人員操作清理區(qū)域上方的工作面支架[3]。

3.5采煤機(jī)電纜防滑技術(shù)

采煤機(jī)電纜防滑技術(shù)要求工作面底槽的電纜須從刮板輸送機(jī)的中間位置穿過并穿至電纜槽之上，在“電纜折返點(diǎn)”向上沿電纜槽5m處的一側(cè)槽壁與電纜夾之間加設(shè)膠皮卡塊。以該膠皮卡塊為起點(diǎn)，沿電纜槽向上每隔3m的同側(cè)加設(shè)膠皮卡塊?？▔K規(guī)格為210mm×60mm×10mm(長×寬×高)，卡塊與槽壁間使用鐵線進(jìn)行連接。

4結(jié)語

對某煤礦的某綜采工作面的地質(zhì)條件、回采問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，對大傾角綜采工作面回采技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探討，認(rèn)為液壓支架、采煤車、運(yùn)輸車的防滑防倒以及作業(yè)過程中的安全防護(hù)，是大傾角綜采工作面回采技術(shù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]尚彥亭.關(guān)于煤礦綜采工作面支護(hù)技術(shù)問題的探究[J].科協(xié)論壇，2013(7)：45-46.

[2]張超.大傾角采煤工作面設(shè)備的防倒防滑措施[J].煤礦機(jī)械，2011(3)：171-173.

[3]許霞寶.薄煤層大傾角綜采工作面防滾矸措施的研究與應(yīng)用[J].科技視界，2014(3)：278-279.

(收稿日期2016-04-11)

劉明(1968—)，男，工程師，036000 山西省大同市。