深井薄煤层大倾角综采工作面安全高效开采技术
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[摘 要]为解决是十矿个大倾角复合顶板、薄煤层综采工作面回采时顶板较破碎、综采工作面设备易歪倒、下滑造成歪架、倒架、冒顶这一难题，加强现场工艺管理，回采时能减少采煤机割煤时端头的进刀时间和过机头、机尾的次数，增加正常割煤时间，实现安全高效生产。
中图分类号：TD421.63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0033-02
随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力明显增大，矿山压力显现更为明显，十矿在防瓦斯、防突、防冲击地压管理方面面临的困难也随之增大，由于复合顶板工作面顶板较破碎，易冒落造成顶板事故，综采工作面设备易歪倒、下滑造成歪架、倒架、冒顶等事故，造成事故多严重制约着安全生产，致使矿井采掘接替日趋紧张，而复合顶板工作面在以上几方面面临的管理难度相对增加，为此，复合顶板、薄煤层的开采成了缓解接替紧张的关键。己16-24020工作面为薄煤层、研究解决大倾角薄煤层条件下回采的各类难题，实现安全高效生产，这对十矿高产高效矿井建设和可持续发展具有必要性和紧迫性。
1 采面概况
己16―24020采面属于-320水平己四采区西翼第二阶段。工作面西至26勘探线以东170米左右，东靠己四轨道运输机和瓦斯专回下山，南为己15―24020（上）采面采空区，北为己15―24020采面采空区。工作面有效走向长度1113m，斜长144.5～164.1m，平均斜长153m，切眼斜长145.9m，回采面积162386.7m2。工作面所采煤层为己16煤层，煤厚为0.8～1.8m，一般煤厚1.4m。采面自东向西己15与己16夹矸逐渐由0.2m变大为14m左右，机切处己15与己16夹矸约厚8m，风切处己15与己16夹矸约厚14m，切眼内煤层倾角呈上陡下缓趋势，风切向下24°，机切向上20°。煤层综合柱状图如1所示：
加大走向长度减少区段煤柱的损失，提高资源回收率，缓解采掘接替关系，有利于采区和矿井合理集中生产。巷道布置形式可采取大断面一次掘进一次支护的形式，达到收敛量可控。增大工作面的长度，不但能使万吨掘进率减少，而且在回采时能减少采煤机割煤时端头的进刀时间和过机头、机尾的次数，增加正常割煤时间，有利于提高单产水平，降低吨煤成本。随着综合机械化采煤的发展，工作面的合理长度逐渐增加，合理工作面的长度在160～200m。
3 薄煤层综采工作面设备选型
薄煤层工作面煤厚在1.3～1.6m，要求支架的支撑高度尽可能有较大的伸缩范围，减少煤炭损失。而应选用两柱式掩护式支架，且支架的支撑高度具有较大的伸缩范围。
采煤机要有足够的牵引力（爬坡能力），且具有良好的制动性。采煤机截深要与支架拉移步距相配套，使支架在拉移后能满足支护顶板的要求，同时采煤机能有效的割底矸、硬煤，过断层能力强。采煤机机面高度低，装煤功率大，滚筒转速高，牵引速度与截深相批配。
运输机的运输能力应满足日产量的要求，工作面易片帮、掉顶，造成压死运输机及断链事故的发生，为防止运输机飘链及拉回头煤造成运输机受力下滑，应选择中双链封底槽的运输机。
4 工作面设备防倒、防滑分析
4、1、支架抗滑稳定性分析
4、5、运输机防滑
运输机推移时，在自重作用下下滑，防止下滑的方法有两种，一是工艺防滑，机头调斜超前机尾，形成伪斜开采，并加强伪倾斜管理；二是机械防滑，采用机械拉、顶运输机，防止下滑。
（1） 工艺防滑
①工作面单向割煤，单向推溜。割煤时从上向下割煤后推溜，向上跑空刀时，跟机从下向上推溜，减少了机组向上割煤的负荷和对运输机向下的推力。
（2） 机械防滑
①利用支架拉紧运输机。在支架底座前用一调架千斤顶配合40T大链与运输机连接，起到对运输机一个向上的拉力，防止运输机下滑，每隔10架一组，在推溜时上下各2个松开，其余都保持拉紧状态，这样利用千斤顶的拉力，起到防滑的作用。
②运输机机头、机尾打压柱，对运输机下滑起到控制作用。
5 复合顶板薄煤层综采工作面顶板特征分析
从我矿回采的己组煤层复合顶板工作面顶板观察分析，再生顶板从上而下大致分为四层：第一层为冒落而没有锈结的矸石，块度较大，厚度约为7～20m；第二层为松散结构，未完全锈结，其厚度约为3～6m；第三层为较破碎松散矸石形成的胶结层，厚度在500～800mm，为再生顶板，其锈结的好坏直接影响到复合顶板正常回采，是复合顶板顶板管理的重点；第四层是粘附在假顶之下压实的浮煤层，厚度约为50～200mm左右，该层能起到一定的护顶作用。
合再生顶板各岩层特征如图2所示。
综合上述己组煤层复合顶板顶板结构特征和冒落特点，复合顶板工作面回采与上分层相比，顶板较破碎，容易冒顶，加上受二次采动影响，煤壁压酥，容易片帮，端面维护困难，因此，减少假顶悬露面积，缩短空顶时间，减小假顶的下沉量，保持顶板的相对完整性，就成为复合顶板开采顶板管理的主要内容。
6 实施效果
通过该项目实施以来，己16-24020工作面在2010年2月―2010年4月，采面中上部遇到落差1.4米的断层，断层的影响区域顶板较碎，为加强顶板管理、安全顺利地推过此断层，月产量在6.3万吨以上，2010年5月―2010年9月，采面机头、尾过掘进时冒顶区，重点是做机头、尾超前顶板管理、最终推过冒顶区，月产原煤在6.4以上。在现场施工阶段，共出煤63.1万吨，顶板、机电事故控制在6小时/月以下，实现了复合顶板、薄煤层的安全回采。
7 结论
1、根据工作面的煤层赋存状况，分析了矿山压力状况，煤层厚度、倾角变化，顶板状况，合理确定综采设备配套选型及两巷的支护形式。
2、通过理论分析及现场试验，得出工作面伪斜与煤层倾角的经验对应关系：150以下，超前量约10m；150-200之间，超前量约15-20m；200以上，超前量约26m。对应关系的确定，有效的控制运输机上移下滑。
3、采取有效的技术措施，加强了现场管理，解决了大倾角防坠、防滑，复合顶板的控制，实现了安全高效。
作者简介
鲁朝然（1969―），男，河南叶县，2011年毕业于平顶山职业技术学院助理工程师，长期从事煤矿开采技术，现任平顶山天安煤业股份有限公司十矿安装队队长。