電液控綜采工作面復雜條件下開采技術研究

摘要：電液控自動化綜采工作面復雜條件下創高產高效的研究，是礦井開采的主攻方向。本文通過研究電液控自動化在戊10—31100綜采工作面過老巷、斷層、拐點、分合層區及穿層過程中的可行性和穩定性，為電液控技術的改進、提高和推廣提供了可靠的依據。

關鍵詞：電液控；自動化；地質構造；高產高效

近年來，隨著電子計算機和自動化技術的發展，高效集約化的自動化采煤技術和設備日趨成熟，綜采工作面電液控自動化技術在德國、澳大利亞英國等發達產煤國家已經得到應用。國產電液控綜采設備安全高效技術是近年來在我國逐漸興起的采煤工藝新技術，如何結合現場實際，充分發揮其自動化、信息化特性為生產服務，有效改善工人作業環境、實現礦井安全高效，是該項技術在現場應用的關鍵。電液控綜采設備已經在六礦應用，但在復雜頂板條件下國產電液控綜采設備實現安全高效是首次應用，因此，電液控綜采設備在復雜頂板條件下的研究，對提高綜采設備自動化裝備水平，對減少人工操作，降低勞動強度，最大程度的減少工作面人員配備，保障生產過程的安全性具有深遠意義。

平煤股份一礦隨著礦井開采范圍的不斷擴大，礦井生產年限不斷增加、開采深度不斷加深，工作面條件不斷惡化，水、火、瓦斯、煤塵等自然災害加劇，地質條件變得更為復雜。這些給管理帶來很大困難，如何采取切實有效措施在復雜地質下加強頂板管理、瓦斯管理、設備管理、工藝管理等方面的技術研究，提高復雜地質條件下電液控自動化綜采工作面的單產，對于緩解我礦接替緊張局面，提高煤炭資源回收率達到精采細收，有非常重要的意義，為今后電液控自動化回采工藝的改進墊定堅實的基礎。

一、戊10—31100工作面概況

戊10-31100采面位于三水平戊一采區西翼中部，地勢東高西低。采面走向長2943 m，傾斜長160/184 m，煤厚平均2.3 m，地質構造較復雜，較大斷層有7條，對生產有較大影響。地面標高為+150～+320m，工作面標高為-457～-525m，采面走向長2943 m，傾斜長160/184 m，煤厚平均2.6m，可采儲量119.6萬噸。該采面地層為一向北傾斜的單斜構造，傾角6～9°，平均7°，東部受竹園逆斷層影響，西部受龍池正斷層影響，局部地層起伏較大。根據上分層及相鄰巷道揭露地質資料分析，采面內斷裂構造發育，主要為正斷層，走向以北東及偏北向為主，落差最大8.0m。戊10煤層厚1.5～3.1m厚西薄，斷層附近頂板破碎，煤層有變厚或變薄現象。

二、主要研究、試驗內容和技術關鍵

（一）主要研究、實驗內容

通過調查研究，結合戊10—31100工作面實際回采條件，在煤柱中過斷層，對電液控自動化下分層綜采工作面的回采工藝以及過斷層時斷層的發育情況、開采的頂板、采高、設備的管理及回采工藝進行研究，真正實現了技術上合理、經濟上可行、安全上可靠，在下分層電液控自動化綜采工作面過大落差斷層月產創10萬噸，達到安全生產、創水平的目的。

通過調查研究，結合戊10—31100工作面實際回采條件，探索研究電液控支架應用：（1）電液控自動化綜采工作面過5#、6#、7#、15#斷層；（2）電液控自動化工作面過拐點。

（二）技術關鍵

工作面臨近斷層層位的確定：對于綜采工作面過斷層時，開采層位的確定不可輕視。采取的方法是根據斷層落差，正斷層與工作面斜交、落差大、走向影響范圍廣，斷層周圍裂隙較發育，圍巖的完整性受到破壞，嚴重影響工作面的正常回采，對工作面的瓦斯、頂板、安全生產管理十分不利，給安全生產管理造成很大困難。首先工作面推進方向距斷層l0m開始逐漸起底200-300mm，破頂200-300mm，使工作面平緩進人斷層。工作面推進到斷層的上、下盤后，每個生產作業班必須班班采取：上、下盤破頂300-400mm、留底300-400mm的方法，使工作面盡快地恢復正常的開采層位，破頂、留底的程度以保持工作面溜子平滑過渡為宜。保證煤機通過為準，保證支架有足夠的初撐力支撐頂板，斷層處提前上金屬網護頂，斷層有托頂煤段上雙網維護頂板。

（三）方案制訂及采取的主要措施

電液控自動化綜采工作面過5#、6#、7#、15#斷層，根據實際情況，初步制定過斷層措施如下：

其中8#、15#、16#斷層影響范圍如圖1—6（平面、剖面圖及地質預想剖面圖）

該斷層根據圖紙顯示為：風巷8#斷層落差H=8m，走向346°，傾向256°，傾角為45°的正斷層；對回采有嚴重影響；預計風巷8#斷層在機頭20架左右暴露，隨著采面的推進斷層逐漸向機尾延伸，待采面機尾距59#點20米即將暴露斷層時，開始降低采高適當破頂回采（視頂板情況）頂板破碎時壓網，使采面沿巷道底板回采，隨著采面推進斷層向機尾的延伸，采面出現全巖，待采面推出斷層面時，開始適當漂溜子減少托頂煤厚度，過斷層期間斷層段嚴格控制采高，保證煤機通過為準，保證支架有足夠的初撐力支撐頂板，斷層處視頂板情況需要上雙網時提前上金屬網護頂，斷層有托頂煤段上雙網維護頂板。

15#斷層根據圖紙顯示為，機巷15#斷層落差H=4.5m，走向160°，傾向250°，傾角為35°的正斷層；該斷層對回采有一定影響，預計機巷15#斷層在采面70架左右暴露，隨著采面的推進斷層逐漸向機頭延伸，待采面推過58#點時，為減少托頂煤厚度開始漂溜子回采（視頂板情況）頂板破碎時壓網，加強托頂煤段的頂板管理，待采面推出斷層面時，采面出現全巖，過斷層期間斷層段嚴格控制采高，保證煤機通過為準，保證支架有足夠的初撐力支撐頂板，斷層處視頂板情況需要上雙網時提前上金屬網護頂，斷層有托頂煤段上雙網維護頂板。

16#斷層根據圖紙顯示為，機巷16#斷層落差H=7.5m，風巷16#斷層落差H=4.5m，走向184°，傾向94°，傾角為45—50°的正斷層；該斷層對回采有嚴重影響，待采面機頭推進距48#點13m左右時，自機頭為減少托頂煤厚度開始適當掃頂煤漂溜子回采，隨著采面的推進斷層逐漸向機尾延伸，預計通采面暴露斷層，基本出現全巖，待采面機尾推到31#點時，自機尾為減少托頂煤厚度也開始適當掃頂煤漂溜子回采，隨著采面的推進漂溜幅度逐漸加大，采面漂溜子期間，支架工排排抬架，必要時并在支架底座墊短圓木，隨著采面的推進，托頂煤厚度逐漸變大，漂溜子期間嚴格控制采高，待采面機頭（機尾）推進距斷層面15m左右時，采面開始加大托頂煤厚度下扎溜子，出斷層面后，適當破頂，使溜子、支架平緩進入正常層位回采，斷層段托頂煤處必須提前上雙網護頂，必要時上聯鎖大板、圓木或工字鋼維護頂板，過斷層期間保證支架有足夠的初撐力支撐頂板。

（四）電液控自動化工作面過拐點

技術措施：

1.根據圖紙分析拐彎有以下特點

（1）機巷拐點在補切眼以里，風巷拐點在補切眼以外。

（2）從風巷拐點向機巷做兩條垂線，兩垂線離機巷拐彎點分別為0米和13米。

（3）采面拐點為2度。

（4）機頭推至拐點時，采面逐漸變長，機頭推過拐點采面又變短，直到恢復正常。

2.根據以上資料，需采取以下措施

（1）由于風巷拐點在補切眼以外，按正常偽斜8米推進，機尾推過補切眼外幫3m時，機頭距補切眼外幫15m，這時機頭落后機尾4 m，采面機頭需要甩19m斜子，這時的偽傾斜按外段巷道計算為12m，機頭伸長1.5m左右，甩斜子時按機尾：機頭=1：9進行，每割1個機尾過9個機頭，當在甩斜子期間如果機頭下竄可將甩斜子調整比例。當機尾進2.4m時，機頭進21.6m后，由技術員確定甩斜子是否結束，甩斜子結束后兩巷平行推進。

（2）機頭在拐點以里向外推，為防止機頭逐漸變長，提前將機頭甩凸（不影響出煤的情況下），有變化時及時撥轉載機；使機頭與順槽搭節合適。在機尾支架完全推出切眼后，開始調整偽傾斜，至到偽傾斜合適，然后正常推進。

（3）由于在機頭會出現大面積空頂，為了加強機頭處頂板管理，機頭處3架需要提前上網，采面網要與機巷網搭接，為防止支架蹬空，提前進行剎頂維護頂板。機頭花邊工字鋼正確使用邁步前移，一梁三柱。當巷道下幫端面較大時，要加打一個木垛進行支護頂板。

三、小結

通過對戊10—31100工作面在過大落差斷層的條件下電液控自動化綜采試驗，取得了月產原煤100366噸的好成績。在試驗過程中，通過加強組織管理，完善回采工藝，改善支護方式，加強頂板監測和“一通三防”管理，過大落差斷層，補切眼及拐點，取得了豐富的現場管理經驗。針對不同的煤層地質條件，可以采用全自動化或者有選擇的采用部分自動化功能，比如自動推溜、打護幫板、收護幫板以及架間噴霧功能，這樣電液控自動化綜采設備就具有了更大的推廣價值和應用空間。

參考文獻：

[1]馮遠剛，岳小棟，楊玉亮，馬旭東.綜采工作面過較大落差斷層技術研究[J].山東煤炭科技，2011，5（1）.

[2]牛世勝，梁崇山.液壓支架電液控制技術及改造實例[J].《礦業裝備》， 2012， 10期（10）：84-85

[3]徐世良，馬民生，范平.綜采工作面硬過落差6m斷層技術研究與應用[J].《Coal Mine Modernization》， 2005， 06期（6）：18-19

[4]上官書民，趙偉等.綜采工作面過大落差逆斷層技術研究與探討[J].《世界家苑》， 2013.

[5]曹鈺寶，張志春，劉學功，王丙成，綜采工作面過大落差逆斷層技術[J].《中州煤炭》， 2014， 第10期（10）：25-26.

[6]楊劍山，賀啟錄.綜采工作面過落差7 m走向斷層技術研究及應用[J]，《中州煤炭》， 2007， 01期（01）：10-11.

作者簡介：劉科佳，1983年3月出生，男，漢族，籍貫：河南平頂山人，本科學歷，畢業于河南理工大學。