大倾角综采工作面技术研究与实践

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【摘 要】对国投新集二矿131108综采工作面大倾角回采中所遇到的生产技术难题进行了分析，提出了解决这些问题的有效措施，使综采工作面在大倾角、大仰采、大俯采条件下顺利地进行回采，不仅获得了较好的经济效益，而且为大倾角工作面俯采和仰采积累了经验。

【关键词】综采；大倾角；俯采；仰采

1 综采工作面概况

131108工作面位于国投新集二矿－550水平东翼采区，开采11-2煤层，设计可采走向长度877m，拐点以里可采走向长433m、平均面长110m，拐点向外可采走向长444m、平均面长130m。该工作面包含了国投新集二矿乃至两淮矿区所有综采工作面所具有的地质复杂性，给安全回采带来极大的困难，也给安全回采提出了新的技术难题，主要是：

大倾角：煤层倾角最大42度，实际回采局部曾达48度；大俯采：最大俯采度数32度，实际回采最大曾达36度；大仰采：最大仰采度数25度；不等长开采：工作面切眼长度前期98m、需要安装66台液压支架，随着开采向前推进，工作面切眼最大面长132m、需要安装88台液压支架，工作面在回采过程中需要不断增加支架22台。不等长转采：工作面拐点处需转采，转采角度22度，转采期间工作面面长由117m，增加到124m。

水文地质条件复杂： 工作面上覆覆岩含水体自下而上有11-2煤顶板砂岩裂隙水含水层、推覆体寒武系灰岩岩溶水、推覆体片麻岩裂隙承压含水层、新生界松散含水层等。

1.1 回采巷道的布置与掘进

通常综采工作面为适应产量高的需要，对回采巷道布置力求做到直线且互相平行（在水平面上的投影）。在大多数情况下，大倾角煤层由于受强烈的地质运动才形成了较大倾角，因此在一定范围内倾角变化系数大。经过计算和生产实践表明，在回采巷道互相平行布置的情况下，当采煤工作面煤层倾角大于30度时，煤层倾角增大或减小1度，采煤工作面长度（采长约150米）增加或减少约1.5米。在生产中为减少增减液压支架的麻烦，要求工作面倾斜长度等长布置，因此在掌握了煤层倾角变化范围的情况下，设计时应考虑回采巷道在水平面上的投影的不平行布置，从而实现工作面倾斜长度等长布置，为采煤工作面的高产高效奠定基础。

为适应采煤工作面快速推进，工作面回采巷道应优先采用锚网支护或加锚索联合支护，并做到掘进时不破坏顶板的完整性。如顶板破碎，需要采用棚子支护时，应沿顶板掘进，采取不规则梯形棚进行支护；如沿巷道下帮顶板掘进时，巷道的上帮需要托三角煤，倾角越大托三角煤越厚；或者沿巷道上帮顶板掘进时，需要破巷道下帮的顶板，加大了回采时采煤工作面上下端头的顶板控制和维护的难度，并且容易造成端头冒顶事故，从而降低工作面的开机率，不利于采煤工作面综合单产的提高。

1.2 切眼的设计

由于煤层倾角大，为防止采煤工作面初采时液压支架和刮板输送机下滑速度过快，应预先设计出采煤工作面的伪倾斜（运输巷超前回风巷一定距离），避免采面在开始回采时就先调斜，减少工作面调整液压支架的次数，防止因液压支架过快下滑而发生倒架和咬架事故，从而保证对采场顶板的支护，为正常生产创造条件。

2 综采设备的选择

2.1 液压支架的选型

（1）液压支架的选择主要考虑液压支架的防倒和防滑。随煤层倾角变大，液压支架所受重力沿煤层倾斜方向的分力大于支架底座与底板间的摩擦力，支架必然向下滑动。为保证液压支架在下滑过程中不发生扭转，要求液压支架的前后旋转特性应一致。另外，必须考虑在工作面上、下端头每3至5 组支架增设防倒、防滑千斤顶，保证靠近回采巷道液压支架的稳定性，以利于采面支架的管理。

（2）液压支架优先选用四柱式支撑掩护式支架。支撑掩护式支架的稳定性高，并且支撑效率高，抗水平力的能力强。四柱式支撑掩护式支架的前后立柱之间可作为人行道行走，从而有效防止采面滚矸伤人事故发生。

2.2 采煤机的选择

（1）采煤机的爬坡能力必须大于煤层倾角，并且要有一定的备用系数，以适应煤层倾角的变化；

（2）应选择带有遥控操作装置的采煤机，便于采煤机司机远距离操作，能够有效避免片帮煤和采煤机滚筒甩出的煤块伤人。

2.3 刮板输送机的选择

在煤层倾角大的情况下，采面刮板输送机的负载主要是向上牵引刮板输送机底链的负荷。为保证刮板输送机上端头电动机有足够的功率能够向上牵引刮板输送机的底链，要求刮板输送机的功率能够适应在大倾角煤层条件下的运输，以适应采面生产能力的要求。为防止底板没割平或移刮板输送机时过多浮煤及硬矸进入底槽，导致底链与底板摩擦阻力过大引起刮板输送机下滑，应优先选用封底式刮板输送机，以利于生产管理。

2.4 乳化液泵、转载机的选择

尽可能采用大流量的乳化液泵，保证快速移动支架，有效支护顶板。转载机必须考虑带破碎机，由于煤层倾角过大，容易造成大的片帮煤块，减少了在砸煤块时开停采面刮板输送机的次数，使采面均衡生产，同时减轻了工人的劳动强度。

3 创新机电设备使用工艺

3.1 采煤机防滑措施

在开采煤机前和开机过程中，加强对采煤机牵引部、行走部、液压制动装置和运输机销排固定情况的检查维护，确保采煤机运行平稳，制动可靠。双向上行割煤时，按回采工艺流程规定及时移架、推移运输机，使运输机的弯曲段尽量靠近采机；单向割煤移架后采煤机空刀上行时，同样及时推移运输机，使运输机的弯曲段尽量靠近采机。双向上行割煤停机时，上、下滚筒全部落地；下行割煤停机时，滚筒切入煤壁或上下滚筒全部落地后再停机，并尽可能将采煤机停靠在坡度相对较缓地段。在开始采煤前，及时更换制动闸蝶形弹簧，提高蝶形弹簧弹力，实现采煤机的强力制动。

3.2 运输机防滑

对于运输机的防滑，在各支架底座内侧加装限位铁块，减少底座与推拉杆的间隙，限制拖拉杆受运输机下滑力拉动向下偏移，以控制运输机下滑。根据工作面煤层倾角大小，将工作面机巷调整成适当超前风巷回采，防止运输机上窜与下滑。根据工作面煤层倾角大小，机巷超前风巷情况，运输机上窜下滑程度，采取由下向上顺序推移，控制运输机下滑，由上向下推移控制运输机上窜。

3.3 支架防倒防滑

实现工作面的安全回采，防止支架倒滑尤为重要，在实践中我们通过以下的技术实现防倒滑。

工作面下端头支架加装端头防滑装置：1#液压支架架底座下侧安装油缸，采用锚链经1#架底座后托与3#架底座连接，移架前将油缸活塞杆伸出松开链条，移架后收紧活塞杆重新拉紧链条，防止1#架后尾下滑；采用将锚链连接到1#、3#架顶梁和1#、3#架底座前端，锚链中间加装油缸，通过移架时伸出油缸活塞杆、移架后收紧活塞杆防止1#架顶梁下滑。将工作面调整成机巷超前风巷回采，并根据工作面煤层倾角变化情况，不断相应调整机巷超前风巷的超前量，防止运输机上窜与下滑。对于顶底板不平、起伏较大地点，适量挑顶或刹底回采，将工作面顺平，保证工作面平直，避免工作面出现过大度数。对于支架要接顶严密，所有支柱必须升足劲，初撑力不低于24Mpa，确保支架的支护强度。

4 回采经济效益

131108工作面从安装、回采、铺网、刷扩到安全回撤，为探索矿井极复杂条件下综合机械化采煤技术、安全和生产组织管理及设备配套等方面的技术，积累了宝贵的经验，也成为国投新集二矿和国投新集公司综采工作面的采煤技术一块“试验田”。成功回采原煤120多万吨，创造了可观的经济效益。

参考文献

[1]中华人民共和国煤炭行业标准1MT31222000, 液压支架通用技术条件[S] 1北京: 煤炭工业出版社, 20001

[2]中华人民共和国煤炭行业标准1 MT55421996, 缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类[ S] 1 北京: 煤炭工业出版社, 19961

[3]煤矿安全规程 北京: 煤炭工业出版社, 20102

作者简介：

杨润全（1959--），男 ，矿井建设工程师，毕业于西安矿业学院，大学本科学历，现工作与国投新集集团，负责集团生产管理和技术咨询工作。