淺談極軟巖綜放面大傾角仰采生產管理技術

張永生+王寶權

摘 要：小康煤礦經過幾十年的開采，厚煤層煤炭資源面臨枯竭，構造復雜煤層所占比重逐漸增加。無煤帶、大褶曲、大傾角煤層相繼出現，給小康煤礦生產管理、安全生產和煤炭資源有效回收，帶來很多問題。在W1S1段綜放面通過采取的一系列管理方法和措施，實現了利用現有技術裝備，將無煤帶、大褶曲、大傾角煤層安全仰采，取得了在大褶曲、大傾角煤層條件下成功仰采的經驗。

關鍵詞：極軟巖；綜放面；大傾角；安全仰采

1 工作面概況

鐵法煤業集團小康煤礦W1S1段綜放面面長230m，采高7.8m（機采采高2.8m，放煤高度5.0m，采放比1：1.79）。煤層結構十分復雜。

W1S1段綜放面發育有近南北向傾伏褶曲，褶曲為南翼較緩北翼較陡的不對稱褶曲，褶曲平面分布呈橫臥的“S”型，在“S”型的凹處發育有北部和南部兩個背向斜，背斜軸部傾伏比較平緩，一般為3°～8°，局部為8°～12°，背斜軸部及其南翼無煤帶發育。向斜軸部傾伏比較陡，一般為12°～35°，局部為35°～42°。以背、向斜軸為分界線分述如下：在背斜軸南翼至開切眼，和向斜軸至采止線此區域為大傾角綜放仰斜開采，沿工作面推進方向煤層傾角為20～25°。

2 采取的技術措施

W1S1大傾角大坡度綜放工作面基本沿用了緩傾斜綜放工作面的生產設備，ZFT36750-21.5/33.5S型端頭支架2組，ZFG8800-23/32H型2組為過渡架，ZFS7200-17/29H型液壓支架153組為中部支架，ZFG8800-23/32H型3組為機尾端頭支架。W1S1段工作面大傾角大坡度仰采時，將會存在設備的下滑、傾倒，頂煤不易放出等問題，在進行了認真研究后，設計了兩個“由下至上”和兩個“由上至下”的工藝方式，即：當工作面傾角較大時，推溜由下至上、拉架由下至上；放煤由上至下，割煤由上至下。

2.1 割煤

當工作面傾角較大時（25°以上），采用自上而下單向割煤方式，首先在工作面傾斜方向的上部端頭向下斜切進刀后，繼續向下割煤直至工作面下端頭，然后返空刀至進刀處繼續向上將上部端頭三角煤割透，返回至進刀地點進刀。

2.2 移架

采用工作面分段自下而上方式拉架；根據工作面長度將工作面分為若干段，每段均按由下至上的順序帶壓擦頂拉架。這種拉架方式主要利用每一段下部已拉到位的支架對上部支架進行限位控制，阻止支架在拉移的過程中發生倒滑，同時還可利用被拉支架側護板對支護狀態差的支架進行調整，防止擠架、咬架。

2.3 推移運輸機

在大傾角綜采工作面，運輸機最容易發生下滑，運輸機的下滑主要發生在運輸機推移的過程中，運輸機在推移的過程時，沿工作面走向會產生一個力的傳遞；在大傾角工作面，由下至上推移運輸機能充分利用力的傳遞效應所產生的位移來抵消一部分自重下滑，達到控制運輸機下滑的目的。移架前拉回后部刮板輸送機，移架后推前部刮板輸送機。

2.4 放煤

在大傾角的條件下，支架上的煤、矸冒落后，會向傾斜下方運動。由下至上放煤時，下方（機頭方向）已放完煤的支架的頂板將發生冒落，上方鄰架的放煤橢球體長軸將向下方偏斜，造成上方支架放煤時留下大量脊背煤不能放出，而且容易混入冒落的矸石。采用由上至下的順序放煤。既能消除大量脊背煤損失，又能減少放煤時混入的矸石量，提高煤炭質量。

3 安全管理的重點

3.1 由于仰采角度較大，頂煤在支架上方就開始裂斷和垮落，導致前梁出現漏貨，煤壁片幫較深。并且掉落的煤巖會沿著運輸機向下滾落，對拉架、行人、采煤機操作都構成威脅。工作面傾角越大，影響也越大，頂板也愈加不穩定。

針對這種情況采用在煤壁上打錨桿掛金屬網并別2.0米木柈護幫，確保煤壁始終有支護措施，減小片幫深度，消除頂板傘檐。采高控制在2.5m，沿底板割煤，嚴禁出現挑頂或臥底過量現象，采煤機割煤過后，及時跟進移架并打出護幫板。同時采煤機司機要加強自身安全，必須在離開采煤機滾筒3m以外處使用遙控器操作。要確定無片幫及滾落煤矸的情況下，人員方可在架前工作、行走。嚴禁任何人正對運行中的前后運輸機機頭，即使是停止狀態時，確認沒有煤矸滾落傷人危險時，方可通過機頭位置。

3.2 仰采時，頂板下沉引起的豎直力分解為垂直支架頂梁的垂直力及平行于頂梁的力。平行支架頂梁向后的力使支架底座前端比壓降低，造成支架后翻；垂直支架頂梁向下的力使老頂離層橫向斷裂，支架四連桿的受力情況加劇，降低了支架的控制頂板的能力，也降低支架穩定性。

針對這種情況首先確保液壓支架及液壓系統完好，工作泵壓力不得低于31.5MPa。支架與頂板呈面接觸狀態。為加強支架的穩定性，移架時先將支架伸縮梁伸出，緊貼煤壁，同時將鄰架側護撐緊，然后采取帶壓擦頂的移架方式，移架時同時慢慢收伸縮梁，這樣煤壁對支架產生的支撐力和側護及頂板對支架產生的摩擦力抵消支架自重和架后冒落的煤矸產生的傾斜分力，改變了支架的受力狀態，從而防止支架的傾倒。放頂煤時，如果支架發生向下傾倒時，要立即停止放煤，將支架的前柱和后柱升起可靠支撐頂板后再進行其它支架放煤作業。

4 結論

小康煤礦在W1S1段大傾角大坡度綜放面仰采的生產實踐中，成功解決了大傾角大坡度仰采所遇到的各種問題，總結了大傾角大坡度仰采綜放工作面開采的技術經驗，現場工程實踐取得了顯著的效果，拓展了傾斜厚煤層綜放采煤方法的應用范圍，對地質構造復雜難采煤層的安全高效開采和復雜地質條件下的老礦井可持續發展具有里程碑式的意義。

作者簡介：張永生（1968-），男，高級工程師，2009年畢業于遼寧省工程技術大學采礦專業，現任小康煤礦生產科長。曾在省級刊物發表論文5篇。

王寶權（1974-），男，工程師，2010年畢業于遼寧省工程技術大學采礦專業，現任小康煤礦生產科工程師。曾在省級刊物發表論文10篇。