急傾斜中厚煤層安全高效開采保障技術研究

張先成

摘 要：為實現急傾斜中厚煤層的安全、高效開采，通過組織研究和現場技術指導，不斷完善和改進設備、設施部分功能和開采工藝。經過改進，有效解決了急傾斜綜采工作面頂板支護和防飛矸技術難題，杜絕冒頂和飛矸傷人事故，安全狀況得到改善，實現急傾斜煤層安全、高效開采，提高了工作面產量和工效，降低了工人勞動強度。

關鍵詞：急傾斜；中厚煤層；綜采；防倒防滑

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0049-02

廣能公司綠水洞煤礦隨著開采水平的延伸和開采深度的增加，礦井地質災害越來越嚴重，礦井地質條件也變得越來越復雜，+350 m水平規劃開采區域大部分煤層傾角已經達到或超過45°，屬于急傾斜煤層開采范疇，而且綠水洞煤礦現已升級為煤與瓦斯突出礦井，工作面在回采過程中存在煤層瓦斯帶來的影響。要想改善煤礦井下工人的作業環境，降低工人勞動強度，提高礦井煤炭產量和生產效率，就需要對礦井復雜地質條件下急傾斜煤層開采技術進行深入研究。

1 急傾斜綜采設備性能及防倒、防滑

1.1 雙滾筒采煤機

急傾斜綜采工作面采用MG250/620-QWD采煤機為無鏈牽引，利用采煤機牽引箱的驅動齒輪和行走箱的行走齒輪與安裝在運輸機上的銷排嚙合，另一側利用滾輪在輸送機靠煤壁側的鏟煤板上滾動以保持機身平衡。采煤機設置有液壓制動系統，在保證一個制動器失效的情況下也能滿足采煤機的運行和制動，從而不因僅有一個制動器而出現采煤機下滑的現象。割煤方式由雙向割煤調整為下行割煤、上行收浮煤的方式。

1.2 刮板輸送機

刮板輸送機采用SGB-730/160型，因工作面采煤機是騎在刮板輸送機上的，同時輸送機作為采煤機運行的軌道，所以刮板輸送機是保證采煤機穩定運行的關鍵。刮板輸送機是通過工作面液壓支架與輸送機的硬性連接進行控制，液壓支架對刮板輸送機下滑有較大的控制能力，只有保證液壓支架不下滑，刮板運輸機才不會下滑。

1.3 液壓支架

液壓支架采用ZJ3600/15/36型，支架采取主動防倒、防滑機構，即頂梁左右側護板和底座雙側調架梁在支撐狀態下移架，可防止移架過程倒架、滑架，能使液壓支架與工作運輸機始終保持垂直的理想使用狀態。

架前旋轉保護裝置：重新對支架推溜框和推溜框與工作面運輸機的連接頭進行了優化設計和改造，加長了推溜框，增加了連接頭長度和強度，調整了連接頭與運輸機的連接方式，有效提高了工作面刮板運輸機止滑效果。

規范并調整了回采工藝中的移架順序，即由原自下而上移架調整為自上而下順序拉架、調架，解決了原支架無上行位置時向上排架困難的問題。

1.4 上端頭液壓支架

上端頭液壓支架采用ZTJ4600/13/31型支撐掩護式上端頭液壓支架，適應的采高范圍在1.6～2.9 m。該支架與工作面具有以下作用：增強底板強度，提高生產效率，適應煤層傾角變化且不下滑，增強對煤壁側頂板的控制和起護幫的作用，減少機尾段煤壁片幫造成的影響。該支架于2011-04獲國家知識產權局實用新型專利授權，專利名稱為“一種用于大傾角采煤工作面的上端頭液壓支架”，專利號為ZL201020514323.X.

1.5 下端頭液壓支架

下端頭液壓支架采用ZTHJ11400/15/23型橫式端頭支架，這種支架頂梁可隨煤層傾角變化支撐頂板，且立柱行程大于升降座千斤頂行程，可使頂梁向上擺角適應頂板傾角變化，能承受大傾角煤層復雜頂板壓力和動力，且支撐狀態穩定、承受壓力強、空間占用小、適應能力強。該支架于2009-07獲國家知識產權局實用新型專利授權，專利名稱為“一種傾斜和急傾斜煤層門形底座端頭液壓支架”，專利號為ZL200820099353.1.

2 急傾斜綜采工作面安全防護

2.1 護壁板

工作面機尾采煤機停機檢修段（長度不超過20 m）和采煤機電纜接線盒處由于未安裝架前擋矸門，液壓支架經常無法完全對支護煤壁側頂板，因此對機尾段液壓支架特別增設了護壁板，以防止煤壁片幫飛矸傷人。

2.2 架前擋矸裝置

架前擋矸板主要包括擋矸板、擋矸板加強筋、千斤頂、千斤頂連接上座、千斤頂連接下座、千斤頂伸縮桿連接座、翼板等。翼板通過翼板連接螺栓連接在擋矸板上，并安裝在擋矸板左側，與擋矸板呈15°連接。這樣做不僅不影響相鄰液壓支架架前擋矸板的對接安裝，而且可有效防止飛矸從相鄰兩架擋矸板之間的間隙竄出傷人。當工作面換向開采時，翼板可安裝在另一側，滿足不同采煤工作面方向的開采要求。機尾采煤機除停機檢修位置外，工作面必須安裝架前擋矸門，且處于常閉狀態，防止片幫煤矸飛竄傷人。工作面除檢修設備、清收浮煤、處理采煤機電纜及電纜夾可將架前擋矸門降下外，正常情況下應使架前擋矸門全部升到位。

2.3 架前擋矸柔性皮帶

因采高變化或采煤機司機未將頂底板割平，使架前擋矸門與液壓支架頂梁之間出現空隙時，采用增掛柔性架前擋矸皮帶，可對架前實現全封閉，防止飛矸竄入。沿工作面傾斜方向在液壓支架架前間隔布置柔性擋矸皮帶，防止液壓支架與刮板輸送機之間通道煤矸滾落傷人。該皮帶安裝簡單方便，拆卸更換便捷。

2.4 架間擋矸裝置

在使用擋矸裝置時，通過液壓千斤頂活塞桿伸出和收回，將橫向擋矸門從縱向擋矸門中拉出，起防飛矸、架間調矸傷人的作用。當有人員需要通過擋矸裝置時，將千斤頂活塞桿收回，橫向擋矸門被推回縱向擋矸門內，活塞桿的伸縮采用閥片操作，比人工推拉更省力。橫向擋矸門通過螺栓與吊掛門上的導向孔連接，手動擋矸門采用嵌入式置于橫向擋矸門中，通過限位螺栓限位。在采煤工作面分段布置的液壓支架頂梁上側設置擋矸門，要求既能上下升降，又能左右開關。當煤層傾角<45°時，架間擋矸門每10架支架間設置一組架間擋矸門；當煤層傾角≥45°時，每5架支架間設置一組架間擋矸門，架間擋矸門需處于關閉狀態。

2.5 下端頭可伸縮移動擋矸裝置

當工作面煤層傾角超過煤的自然安息角時，工作面采下的煤（矸）加速下滾下竄，到達工作面下口時速度最快，沖擊力最大，難以保證下出口的人員通行以及支柱、回柱、轉載機機尾維護等工作人員的安全。經過反復研究決定，在采用3個橫式端頭支架的基礎上，在端頭支架上設置可伸縮擋矸板，確保支架立柱與后側連桿之間人員通行的安全。下端頭可伸縮移動擋矸裝置主要包括上擋矸板、下擋矸板、上擋矸板連接螺栓等。

3 結論

綠水洞煤礦采用多項具有自主知識產權的專利成果，在急傾斜綜采工作面成熟運用綜采配套設備，有效解決了在急傾斜煤層采用綜合機械化開采中遇到的“三機”防倒、防滑等技術難題，并且對采煤工藝進行了技術變革，不斷創新。在采用急傾斜綜采技術后，3211綜采工作面平均月產量達到51 577 t，年單產量達到618 900 t，年創造經濟效益達到5.25×106元，工作面資源回收率達到98.93%，成效顯著，對我國急傾斜煤層資源實現綜合機械化開采起到重大的推動作用，為同行業類似地質條件下急傾斜煤層的開采提供了重要的技術研究方向。

參考文獻

[1]李開學.急傾斜煤層采煤方法分析與礦壓控制[D].重慶：重慶大學，2008.

〔編輯：劉曉芳〕