硬頂軟煤軟底大傾角綜放采煤技術探究

武月江

（山西焦煤西山煤電西曲礦，山西 古交 030200）

本文通過不同的頂板以及開采條件下對現場的礦壓觀測，對大硬頂軟底軟煤大傾角綜放開采過程工作面的礦山壓力所表現出的一般特征，選擇對工作面"支架一圍巖"系統的穩定性以及回采工藝產生影響的基本參數，評估工作面的主要裝備適應性。本文認為：硬頂軟煤軟底大傾角工作面具有初次來壓以及周期性的礦壓顯現，并且來壓具有先下部、然后上部、最后中部的特征。礦壓沿傾斜方向分區特征比較明顯。支架受載表現出了非常突出的不均衡性。上覆巖層的活動分區特征比較明顯。“支架一圍巖”系統穩定性在不同區域的表現也不相同。基于此，本文認為硬頂軟煤軟底大傾角綜放采煤可以采用以下技術：

一、工作面采用三機配套的技術

在煤層開采實踐中，可以考慮對堅硬頂板的處理、控制工作面的支護系統穩定性、放頂煤回采的過程及工藝設計等關鍵技術進行系統、深入的研究，研制切頂效果比較好、對底板的比壓較小，能夠抬底防陷以及頂梁伸縮護幫支撐掩護式的支架，對堅硬頂板的防沖，對軟底板的防陷、松散煤層的防片問題能夠提供有效解決。

1在采煤作業中利用"液壓支架參數優化設計軟件系統"對支架的結構進行參數的優化設計，對主要支架結構和連接件進行綜合強度校核以及可靠性的優化設計。

2選用支架時，應該確保所選用的支架工作阻力能夠達到 4 400kN。支架主要的受力部分用高強板，使支架的整體剛度得以大幅度提高；控制支架重量，同比支架的總重量降低20%左右，使支架在工作面來壓的時候既可以最大限度地限制頂板的下沉，又可以有效防止煤壁的片幫，避免開采架失穩。

3在支架之間進行防倒防滑裝置的設置，設支架底調缸，能夠起到"抬底"防陷及頂梁伸縮互幫的作用，并且在支架發生鉆底時能夠進行有效調整；在上下端頭應用過渡支架，特別在下端頭，排頭架間的聯接能夠控制支架下滑。這樣的工作面支架工作性能良好，穩定可靠，能夠適應硬頂軟底軟煤大傾角的復雜條件。

4選用適應性強、適合大傾角煤層作業的液壓擺線輪銷軌無鏈牽引采煤機。這種采煤機組合方式牽截合一，機身比較短，牽引力非常強，具有制動靈敏、下切量大、操作方便的特點，能夠適應及調整工作面的采高。而且這種采煤機的變頻控制技術能夠有效解決通常采煤機的上坡啟動下滑問題。

5為了適應軟底大傾角工作面，采用框架式封底結構的運輸機，是大底座的面接觸方式，減少了約80%的煤層比壓，有效避免運輸機的鉆底現象。為了防止運輸機推溜時發生鉆底，采用反向的鏟煤板。在后部的刮板輸送機采用強度比較高的耐磨中板和優質合金鋼的鏟板槽幫組焊而成的中部槽整體結構。對推溜千斤頂和運輸機的連接十字頭進行改進，除了前后運輸機斜拉千斤頂外，加設防滑塊在中部槽的底部，并且在支架的尾部設計了燕尾形的防滑裝置，同后部的運輸機相聯結。

6對主要設備的研制完成后，合理設計并優化“三機”主要配套參數，使其配合緊湊、適應性能良好、避免互相干涉，緊密銜接硬頂軟煤軟底大傾角綜放采煤各工藝流程，保證工作面能夠順利進行。

二、優化巷道布置及回采工藝

控制工作面的分區域頂煤的放出工藝和參數，對大傾角煤層工作面產量和開采支架的穩定性之間的矛盾加以解決。

根據工作面情況應當適當加大機采的高度，減小放頂煤的高度，使工作面的采出率得以提升。放煤和割煤平行作業，使完成一個采煤、放煤循環的割煤的時間同放煤時間盡可能地接近，甚至相等。割煤同放煤要協調進行，盡量避免一次采放循環耗費時間過多。基于此，可以對工作面的不同區域頂煤冒放性的關系及“支架--圍巖”系統的穩定性進行深入研究。

根據工作面的具體情況，確定9-10架支架長度作為不放煤的合理距離，工作面分區域的頂煤放出量應當控制在大約1:3:2的合理比例。對機采高度與放煤高度、放煤方式、放煤步距、采放比等主要的回采工藝參數進行確定，并且采煤機在割煤以后應當先移架，空刀返回之后再推溜，并且要逐步過渡工作面臥底，不可以一次提刀或者降刀。

以上覆巖層的活動規律為根據，利用上區段采空特點，確保回風順槽能夠滿足安全生產要求的前提下，盡可能地使上區段巖層能夠消除煤柱強度影響，參與本區段上覆巖層的活動，使本工作面有效長度能夠延長，形成大工作面，提高“支架--圍巖”系統穩定性以及頂煤放出率。

工作面的上部出口和回風順槽的交匯區域設置柔性的調節段，以確保工作面的支架工作狀態正常，同時為減架提供方便。要注意控制參數和實行工序的控制，保證“支架--圍巖”系統動態穩定，避免發生安全事故。

對工作面的偽傾斜角度進行調整，解決工作面的設備下滑和溜子上竄的問題。在一般條件下，如果溜子上竄，就將工作面調整成為偽俯斜。如果溜子下滑，就將工作面調整為偽仰斜。調整的角度以實際的上竄或下滑量為依據確定，但是通常在8°以下。

三、硬頂超前預爆破的控制技術

用超前預爆破的方法控制、處理堅硬頂板，消除頂板大塊度的冒落及大面積懸露引起的沖擊性礦壓以及由此造成的工作面圍巖的災變隱患。

基于大傾角煤層頂板堅硬的特點，根據爆破后頂板的移動及充填特征對兩巷內鉆孔的布置方式、炮孔的基本參數、工作面的礦山壓力特征以及超前爆破區域匹配及適應參數，確定適合堅硬頂板的超前爆破弱化的原則：非等長，多炮孔，非均勻，大藥量，高層位，低震動。堅硬頂板弱化處理既能保證堅硬頂板的有效垮落及礦山的壓力對頂煤產生的有利作用，又能防止過度破碎的頂板形成漏冒對頂煤的回收及煤炭質量造成影響，同時，采煤和頂板預爆破能夠實現平行作業，能夠很大程度上提高工作面的勞動生產率。

四、工作面基本安全保障技術

充分利用礦井的安全生產綜合檢測系統，加強對工作面的通風系統、上隅角以及冒落空洞的管理，對瓦斯異常的區域瓦斯積聚及涌出進行有效解決，防止工作面發生瓦斯事故。工作面的回采工序中，運用主要設備及控制點灑水、煤層注水等手段，降低粉塵濃度，使工人的作業環境得到有效改善。

在工作面的基本支架上設置必要的護幫板，在追機作業的的過程中及時對煤幫與頂板進行支護。支架的頂梁每間隔10架安裝擋矸簾，保證其距溜子地面的凈高小于0.6m。工作面前部的刮板輸送機和支架之間，隔10架安裝可開關擋矸門，并且確保其能夠處于常閉的狀態，對行人設備進行必要的改設，創造安全性能良好的行人通道，防止上部滾落物體傷人。

結語

硬頂軟煤軟底大傾角的煤層埋藏條件非常復雜，煤層開采具有很大的難度。大傾角煤層除了要在技術、設備上進行創新，保證大傾角采煤效率，還要嚴格執行各項安全生產措施，嚴格落實管理人員責任制度，規范工作面管理及生產程序，提高工人技術操作水平與素質，培養出技術熟稔、素質優秀的綜采綜放隊伍。

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