復(fù)雜地質(zhì)條件下綜放工作面雙傾斜大傾角回采施工工藝實(shí)踐

張 鶴

（晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平公司，山西 晉城 048006）

1 概述

2017年3月，長(zhǎng)平公司綜采二隊(duì)負(fù)責(zé)III4318工作面的回采作業(yè)。5月份，Ⅲ43183巷自切眼往外262m處開(kāi)始上山傾角增大，最大坡度21度左右。長(zhǎng)平公司綜放工作面煤層第一次出現(xiàn)這么大的傾角，加之兩順槽高差20～40m不等，造成工作面傾斜，角度10度以上，且隨著工作面推進(jìn)，在超前應(yīng)力作用下，巷道頂板下沉、底鼓量較大。持續(xù)上山回采，上覆煤巖層應(yīng)力集中于老塘側(cè)，老塘頂板下沉嚴(yán)重，造成采煤機(jī)割煤困難，拉架移溜困難。

通過(guò)充分理論論證，認(rèn)為Ⅲ43183巷自切眼往外262m開(kāi)始出現(xiàn)“復(fù)雜地質(zhì)條件下綜放工作面上山傾斜、工作面傾斜雙傾斜大傾角回采施工”技術(shù)難題，需要在常規(guī)仰斜長(zhǎng)壁采煤法的基礎(chǔ)上立項(xiàng)解決長(zhǎng)平公司以下前所未有的施工技術(shù)難題。通過(guò)理論分析、技術(shù)分析、適用性探索實(shí)踐等手段，對(duì)雙傾斜大傾角工作面?zhèn)涡闭{(diào)整、支架穩(wěn)定性分析、采煤機(jī)傾斜割煤、推移支架和溜槽等過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)難題進(jìn)行研究，總結(jié)出合理可行的解決方案，并加以實(shí)踐，取得了較好的效果，確保了工作面在復(fù)雜地質(zhì)條件變化區(qū)段安全高效回采。

2 雙傾斜大傾角工作面概況

Ⅲ4318工作面為三巷布置方式：Ⅲ43181巷供進(jìn)風(fēng)和運(yùn)煤，III43183巷為供電、供液、供水、軌道運(yùn)輸及進(jìn)風(fēng)，Ⅲ43182巷供回風(fēng)和運(yùn)輸。順槽巷沿煤層頂板掘進(jìn)，切眼沿煤層頂板掘進(jìn)。工作面煤層走向長(zhǎng)728.819m，傾向長(zhǎng)192m，兩順槽實(shí)際高差最大達(dá)到40m，理論最大傾角12°左右。煤層井下標(biāo)高由切眼附近452m到停采線附近528m，整體為上山回采。自切眼往外262m處開(kāi)始上山傾角增大，最大坡度21°左右，形成工作面雙傾斜大傾角復(fù)雜地質(zhì)條件。III4318工作面由于煤層傾斜和工作面傾斜的特殊地質(zhì)條件，使工作面的配套設(shè)備既受到煤層的傾向力，又受到工作面傾斜的傾向力，使工作面的設(shè)備失去穩(wěn)定性。當(dāng)煤層傾角大于17°，工作面傾角達(dá)到10°后，會(huì)出現(xiàn)：①采煤機(jī)在自重影響下，截煤時(shí)偏離煤壁減少截深。②輸送機(jī)因采下的煤滾向溜槽下側(cè)，易造成斷鏈?zhǔn)鹿省＂壑Ъ芤谆椎挂讛D架。④當(dāng)煤層有夾矸層且較硬時(shí)，采煤機(jī)滾筒切割反彈力較大，使采煤機(jī)受振動(dòng)和滾筒易“割飄”等等難題。

3 技術(shù)難題研究解決情況

3.1 III4318工作面的偽斜調(diào)整

為了對(duì)煤層傾角進(jìn)行控制，根據(jù)工作面的實(shí)際傾斜程度，將工作面調(diào)整為偽斜。由于工作面傾向較長(zhǎng)，通過(guò)計(jì)算：兩順槽實(shí)際高差最大達(dá)到40m時(shí)，理論最大傾角12°左右時(shí)不需調(diào)整偽斜即可正常開(kāi)采。但實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)支架?chē)?yán)重不穩(wěn)，輸送機(jī)上竄下滑嚴(yán)重，將工作面調(diào)整為偽斜。多走機(jī)頭，使機(jī)頭超前機(jī)尾8～10m，前后工作面的溜子機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)始終保持0.5～0.6m的搭接量，有效解決工作面液壓支架和輸送機(jī)下滑的問(wèn)題。

3.2 支架穩(wěn)定性受力分析與控制措施：

（1）支架受力分析

當(dāng)支架重力G和頂板壓力W的分力作用線超過(guò)底座寬度邊沿時(shí)，就產(chǎn)生傾倒。此倒轉(zhuǎn)力矩MX為：

式中：B—支架底座寬度，m；H—支架重心高度，m；H0—W力作用點(diǎn)的高度，實(shí)際上可視為支架的高度，m。

從上式可以看出支架傾倒力矩MX的大小與工作面采高、支架結(jié)構(gòu)（支架重心高度和底寬）、頂板壓力的作用高度和大小有關(guān)。

通過(guò)以上理論分析可知，在雙傾斜大傾角上山回采時(shí)，其影響支架穩(wěn)定性的因素有：①工作面回采傾角越小，穩(wěn)定性越好；②頂、底板與支架摩擦阻力越大，支架穩(wěn)定性越好；③支架初撐力越大，穩(wěn)定性越好；④工作面采高越低支架重心越矮，支架穩(wěn)定性越好；⑤回采進(jìn)度越快，支架受頂板壓力越小，支架穩(wěn)定性越好。

（2）回采期間穩(wěn)架的安全技術(shù)措施

①?lài)?yán)格按偽斜管理，防止溜子上竄下滑；②嚴(yán)格控制采高，防止支架超高，保證支架接頂嚴(yán)密并有足夠的初撐力；③加強(qiáng)工程質(zhì)量管理，保持運(yùn)輸機(jī)平直，支架按步距推移，保證支架成一條直線；④移架時(shí)帶壓擦頂，先升前立柱，再升后立柱，支架前頂梁與頂板呈面接觸，不出現(xiàn)線接觸，確保支架的穩(wěn)定性；⑤為增加支架在推移時(shí)的摩擦力，及時(shí)清理支架周?chē)ê罅锏母∶海虎迣?duì)機(jī)頭第一架采取防倒措施，使之站正不倒，給工作面中間支架提供穩(wěn)定的支點(diǎn)。如有傾倒跡象及時(shí)使用防倒裝置進(jìn)行扶架，避免支架傾倒。⑦及時(shí)追機(jī)拉架，以防頂板冒落；如拉架中頂板破碎或片幫嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)拉超前架并打出前插板、護(hù)幫板。

3.3 防止工作面刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)傾倒下滑方案

①偽斜量不能過(guò)大，以防輸送機(jī)上竄，使刮板輸送機(jī)欠搭接，拉回頭煤漲死刮板輸送機(jī)，造成斷鏈；②移運(yùn)輸機(jī)前使用專(zhuān)用大鏈逐段吊起運(yùn)輸機(jī)溜槽，在溜槽下墊入專(zhuān)用木楔，使輸送機(jī)靠采空區(qū)側(cè)一端抬高，將合適厚度的道木墊在輸送機(jī)下，使輸送機(jī)傾斜度減小，同時(shí)調(diào)整采煤機(jī)煤壁側(cè)和采空區(qū)側(cè)的滑靴厚度，降低采煤機(jī)的向后傾斜角度；③防止刮板輸送機(jī)向采空區(qū)側(cè)滑動(dòng)造成進(jìn)刀不夠，每次移輸送機(jī)后間隔 5架支架推移千斤頂打至推位；④在工作面溜子推完之后，把所有防滑千斤頂?shù)逆湕l統(tǒng)一縮短一定距離后再全部打在收的位置，使溜子整體上移，以防止溜子下滑；⑤輸送機(jī)的推移要從工作面下端開(kāi)始，在推移時(shí)，要在機(jī)頭與支架底座用單體液壓支柱穩(wěn)架；⑥推移轉(zhuǎn)載機(jī)由跟班干部或班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮，端頭維護(hù)工負(fù)責(zé)操作，其他人負(fù)責(zé)配合，防止出現(xiàn)頂斷啞鈴或其他情況出現(xiàn)；⑦溜子的機(jī)頭、機(jī)尾在推移時(shí)是關(guān)鍵，可通過(guò)在端頭架與溜子減速器大架之間打設(shè)單體柱配合頂溜，單體柱柱頭、柱底受力點(diǎn)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溜子與支架相對(duì)情況而定。

3.4 保證超前及端頭支護(hù)穩(wěn)定性的施工方案

為加強(qiáng)超前支護(hù)強(qiáng)度，保證端頭及超前支護(hù)的穩(wěn)定性，給工作面回采創(chuàng)造優(yōu)越的條件，所有單體支柱底座必須預(yù)刨柱窩，并按根據(jù)坡度規(guī)定的迎山角度支設(shè)，支柱都要迎山有力。加強(qiáng)支柱防滑、防倒管理，柱間使用硬連接，柱帽上焊接螺絲帽與單體柱用鏈條連接，并與頂板上的金屬網(wǎng)片連接牢固。

4 結(jié) 語(yǔ)

Ⅲ4318工作面復(fù)雜地質(zhì)條件下雙傾斜大傾角上山回采，最大坡度21度左右，具有創(chuàng)新突破的意義。在回采過(guò)程中，通過(guò)對(duì)液壓支架，采煤機(jī)和溜子所出現(xiàn)的種種問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整和處理，采取可行的措施，有效解決了回采過(guò)程中的設(shè)備不能正常運(yùn)行導(dǎo)致無(wú)法正常回采的難題。實(shí)現(xiàn)了特殊地段工作面傾斜上山仰斜時(shí)的快速高效回采，為類(lèi)似條件的工作面合理安全回采提供了可靠的技術(shù)依據(jù)和借鑒價(jià)值。