浅谈急倾斜和高瓦斯煤层的综合机械化开采技术

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[摘 要]本文介绍急倾斜和瓦斯突出煤层的基本地质情况，分析解决急倾斜煤层综采机械配套问题，提出急倾斜煤层选择的综采技术开采方法，以及急倾斜煤层综采技术工艺，最后分析总结了运用该综合机械化开采取得安全、经济的效果。

[关键词]煤矿综采面；急倾斜煤层；高瓦斯；“三机”配套技术；防倒防滑技术

中图分类号：TD823.212 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0381-01

1 综述

对于急倾斜煤层和涌出量较高的矿井来说，很多矿井近几年运用了综采新技术开采此类煤层，都取得了较好的开采效果。在大倾角煤层综采技术方面都取得了历史性的突破和成绩，在急倾斜煤层中运用综采技术也日趋成熟。急倾斜突出煤层采用综合机械化采煤技术，能有效提高综采工作面单产，并确保矿井安全高效、可持续生产。它还能有效改善井下作业环境，降低工人劳动强度，提高工作效率等。与此同时，研究类似条件下的煤层开采，对其他矿井也有着较好的借鉴应用效果。

2 工作面地质基本情况

急倾斜煤层，其煤层倾角多在30°～50°左右，其工作面不少为合层煤层，煤层中含夹矸几层，煤层结构复杂，有的煤层中还有高岭石泥岩，即为煤层标志层。有些工作面煤层基本顶为钙质泥岩、砂岩，直接顶为钙质泥岩，伪顶为粘土岩；直接底为炭质泥岩；基本底为泥岩、砂岩及页岩。如此的地质构造，这为运用综采机组开采增加了很大的难度。

3 解决急倾斜煤层综采机械配套问题

在急倾斜煤层的综采开采过程中，主要解决的问题就是“三机”设备的配套及防倒防滑难题，以及上、下端头顶板支护难题、工作面防飞矸、防片帮、防推底技术难题，再者就是采煤工艺技术的运用难题。综采工作面“三机”设备（采煤机、液压支架、刮板输送机）配套非常关键，设计合理才能保证安全、高效的进行开采。综采工作面多采用走向长壁综合机械化后退式采煤方法，即在工作面布置液压支架、刮板输送机、采煤机，上端头布置急倾斜综采上端头液压支架，下端头布置急倾斜端头液压支架。而风巷则布置回柱机、绞车、乳化泵，机巷布置桥式转载机、破碎机、胶带输送机、回柱机、张紧绞车、绞车等方法。

4 急倾斜煤层选择的综采技术开采方法

在急A斜煤层的开采方式上，常采用的主要有伪倾斜柔性掩护支架采煤法、伪倾斜分段密集采煤法、正台阶分段密集采煤法等。我矿技术人员也一直致力于大倾角煤层、急倾斜煤层综采技术研究，经过多次的技术攻关与多年的实践，在综合机械化采煤技术的研究上已有了较高的技术水平，从而实现了采煤机械化程度达到100%。在多个急倾斜综采工作面上，均实现了安全顺利回采。

5 急倾斜煤层综采技术工艺

在我矿的急倾斜煤层综采技术开采过程中，根据现有的井田开采技术条件与生产技术经验，多个工作面均采用了走向长壁后退式综合机械化采煤方法，其采空区顶板管理采用全部垮落法。在一些关键技术问题上，采取了有效的控制措施，从而取得了较好的开采效果。

（1）煤机割煤工序：开采过程中，采煤机采用斜切进刀方式，从机尾向机头单向下行割煤，前滚筒割上部煤，后滚筒割下部煤，通过滚筒自旋利用截齿将煤破碎，并装入刮板输送机。上行时前、后滚筒均在下部收浮煤。

（2）移架推溜工序：在移架时，采用自上而下追机移架方式，正常情况下滞后采煤机后滚筒3～10架移架，推移刮板输送机则采用自下而上进行，推溜工作面液压支架采用防倒防滑缸进行连接。通过上推下拉方式增加液压支架主动上行的能力，有效解决了原液压支架无上行位置向上排架困难的问题。

（3）综采面及端头顶板支护：工作面顶板采用急倾斜支撑掩护式液压支架来支护，移架步距0.6m左右，端面距为100～340mm左右；上端头顶板采用一架上端头型液压支架进行支护；下端头顶板采用三架横式急倾斜端头型液压支架支护，切顶密集支柱一般布置一排，柱距0.4m左右；机、风巷超前支护段0～10m采用双排超前支柱戴帽点柱沿工作面走向进行支护，棚距为1.0m，10～20m采用单排超前支柱采用戴帽点柱沿煤层走向进行支护，柱距为1.0m。

（4）综采面防飞矸、防片帮技术：综采面在回采的过程中，要尽量在真倾斜或微俯斜状态下进行生产，严格控制好工作面机头超前机尾的距离。要使工作面形成独特的三重防飞矸体系：在液压支架前每节的输送机中部槽（电缆槽侧）设置一块利用千斤顶升降的架前挡矸板，以防止采煤机割煤过程或煤壁片帮后造成的飞矸窜人工作面支架内伤人；在液压支架内间隔10架安装架间挡矸门，正常情况下要处于关闭状态，以有效阻挡工作面上方滚下或架间的窜矸；对上端头液压支架上帮，要设置高强度挡矸板，以有效防止上顺槽高帮的窜矸，下端头液压支架设置可伸缩挡矸板，以确保人员下出口通行的安全和正常生产。

（5）综采面防推底技术：工作面在初次来压或周期来压期间，要加快工作面的推进度；要严格控制好机头超前的距离，减小工作面仰采伪倾斜角度，其工作面尽量要达到真倾斜开采状态，避免和减轻推底所产生的影响；当工作面机道下或支架前端出现轻微推底现象时，应立即采用半圆木等进行扛堵，以防止推底范围的扩大化；有推底预兆时，要充分利用好液压支架防倒防滑缸，并用160型刮板输送机链条将液压支架前立柱与刮板输送机连接，以防止发生推底后液压支架被陷入采空区的情况发生。

（6）综采面“三机”防倒、防滑控制技术：对液压支架的防倒、防滑来说，主要是通过防倒、防滑缸的使用来实现的，工作面每两架液压支架采用一组防倒、防滑缸进行连接，从而使工作面所有的液压支架形成一个整体。而工作面1#～5#支架为排头支架，要在架间和架前安齐防倒、防滑缸；刮板输送机的防滑主要是通过对液压支架的控制来实现的，因此液压支架与刮板输送机通过推溜杆进行连接，通过液压支架底座内的调推缸进行来控制；采煤机采用双滚筒无链牵引，其一侧利用牵引箱的驱动齿轮和行走箱的行走齿轮配合与安装在刮板输送机上的销排啮合，而另一侧利用滚轮在输送机靠煤壁侧的铲煤板上滚动，以保持运行中机身的平衡。采煤机设置有液压制动系统，即使在一个制动器失效的情况下，这也能保证采煤机的运行和制动，从而达到采煤机的防滑效果。

6 急倾斜煤层运用综采技术的开采效果分析

急倾斜煤层综采工作面运用这样的回采技术，在回采过程中一般都不会发生一次因“三机”下滑和煤壁片帮出现的停产事故，能较好的解决工作面、上、下安全出口顶板管理的难题，有效实现工作面安全、高产、高效的效果。不少工作面的月产量往往都达到正常两倍以上的效果与效益。

7 结论

对于急倾斜和瓦斯突出煤层的开采，综合运用好机械化配套采煤技术，能有效提高急倾斜煤层开采的产量，并能实现安全、顺利开采，其技术对类似工作面的开采也有很好的促进作用和影响，可以借鉴之。总体效果可以归结为以下三点：①对单一煤层、煤层倾角较大的，通过采用急倾斜综采技术，可以实现采煤工作面的高产高效。采用机械化得综合运用，能大大减轻工人的劳动强度和改善现场作业环境。②通过对急倾斜煤层综采采煤工艺的研究，来规范调整回采过程中移架推溜的工艺，可以解决工作面“三机”防倒、防滑、防飞矸、防片帮、防推底等诸多技术难题，从而为工作面的正常、安全回采创造良好的基础条件。③在急倾斜综采面配套设备的生产过程中，还可以发现：就是各道工序都符合安全生产要求，其设备之间的协调配合良好，为采煤工序的正常开展奠定了较好的基础作用。该项技术还具有较好的推广应用效果和前景。

参考文献

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[2] 刘福贵，吴连君，张文，石来阳，李闯.大坡度俯采综放面采煤技术及设备管理研究与实践[J].煤矿现代化，2015，3：117-120.