傾斜長壁綜采工作面仰采與俯采技術的探究

王偉

摘? ?要：隨著煤炭生產工藝的不斷拓展以及各地綜合機械化采煤的推廣與普及，復雜的地質構造以及煤層賦存條件的多樣化給綜合機械化回采工藝提出更多的理論課題，對于綜合機械化仰、俯采工作面的超前支護距離的合理確定以及仰俯采過程中各生產工序的有效銜接、綜采機械設備的管理維護方面提出了更高的要求，結合相關文獻以及本人的工作經驗，針對傾斜長壁綜采工作面仰采與俯采存在的一些問題以及需要重點管控的工藝環節，進行一下簡要的探究。

關鍵詞：仰采? 俯采? 滑移? 機組割幫

中圖分類號：F403.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0075-02

綜采開采技術在全國較為普及，采用走向或傾斜長壁式回采的方法，其中也包括為提高礦井回采率、增加礦井服務年限而進行的殘采煤柱區的傾斜長壁開采，現依據本人多年的開采實踐，將傾斜長壁綜采工作面仰采與俯采生產工藝中存在的問題及預防處理措施進行淺談。

1? 仰采與俯采過程中生產管理的關鍵要點。

1.1 頂板穩定性分析與超前支護距離的確定

1.1.1 頂板穩定性分析

頂板如果得到了有效的控制與維護，對于增加支架的穩定性，運輸機的移設工序及機組割幫時的可靠性均會起到至關重要的作用，同時也為傾斜長壁工作面的順利回采將奠定重要的基礎。

對于仰斜工作面，由于傾角的影響，頂板將產生向采空區方向的分力，如圖1（a）所示，在此分力的作用下，頂板的懸臂巖層將向采空區方向移動，使頂板巖層受拉力作用。因此，它更容易出現裂隙和加劇破碎，并有將支架推向采空區側的趨勢。相應煤壁的水平位移量增大，特別是靠近頂板的上部煤層，使片幫現象嚴重。因此，雖然傾角能起到減弱煤層法線應力的作用，但由于煤層的水平位移量增大，又使頂板的初始下沉和梁的頂端至煤壁支承點的無支護距離隨之增大，從而導致頂板的穩定性及其維護條件變的復雜。

對于俯斜工作面如圖1（b）頂板巖層的分力指向煤壁側，頂板巖層受壓力作用，使頂板裂隙有閉合的趨勢，有利于頂板保持連續性和穩定性。但需注意防止煤壁處無支護空間的頂板漏矸或冒頂，以免改變頂板巖塊受力狀態，而使其惡化。

對于仰斜工作面，采空區的冒落矸石基本上涌向采空區，支架的作用主要是支撐作用。

對于俯斜工作面，采空區頂板冒落矸石有涌入工作空間的可能，此時支架作用除支撐頂板外，還應防止碎矸涌入工作空間。

傾角越大，仰斜工作面的頂板及煤壁越不穩定，而在俯斜工作面的頂板及煤壁相比下較穩定。

基于上述原因，仰采與俯采工作面在保證合理的月推進度的同時，仰采工作面煤壁穩定性及超前片幫的可能性是仰采工作面頂板管理的關鍵，若煤壁側頂板破碎，可以采取工作面全條鋪網或局部區段鋪網的方法維護頂板完好，為防止移架時搓網、保證鋪網質量也可以沿工作面的傾斜方向，在金屬網上綁扎鋪設鋼繩絲，選擇適當的鋼絲繩間距，確保所鋪金屬網的整體穩定性。若煤壁超前片落，也可使用在架子前梁上固定圓木或π鋼的方法進行前探支護，確保煤壁頂板完整及架子的支撐穩定性。俯采工作面也需要對無支護空間的薄弱地點加強管理，防止漏頂事故的發生。

1.1.2 超前支護距離的確定及管理要點

由于仰斜開采時，工作面頂板及采場超前煤壁的上覆巖體也存在向采空區方向移動和斷裂的可能;俯斜開采時，煤壁附近頂板壓力明顯增大，容易造成頂板沿煤壁和機道斷裂，或發生局部漏頂，均不利于頂板控制。

正是由于上述原因也必將導致采煤工作面上下順槽超前煤壁一定距離范圍內的巷道壓力頻繁處于變動狀態，這樣對超前支護的距離和上下順槽支護形式的確定與選擇、上下端頭的頂板控制均提出了較高的要求。

首先根據仰采與俯采的傾角、采煤工作面煤體上覆巖層的穩定性、巷道的支護形式等方面來考慮上下順槽的超前支護距離。

綜上所述，加強采煤工作面的超前支護的管理，合理確定超前支護距離與支護形式在防止超前出現漏頂現象及確保超前的支護的強度、保證合理的通風運輸斷面中顯得尤為重要。在仰采、俯采工作面，液壓支架的護幫板均應隨機組割幫后及護好煤壁，確保煤壁的完整性。

無論是走向長壁工作面還是傾斜長壁工作面，上下端頭處一向是采煤工作面壓力集中區，無論是采用π鋼梁與單柱聯合支護還是使用端頭支架，在保證端頭支護強度的同時，均要選擇好適合的支柱迎山角，俯采工作面上下端頭要打好朝向砂口的戧柱，仰采工作面的上下端頭也要打好朝向采煤工作面推進方向的戧柱，以保證支柱能夠很好地克服上覆巖體向下的分力，保證較好的支護效果，防止端頭頂板推垮事故的發生。

2? 工作面運輸機械移設防滑要點

在俯采工作面中，由于設備有滑向煤壁的作用力，故應采取限制移架雙作用油缸行程的措施，并加強支架與輸送機之間的剛性。

在仰采工作面中，由于設備有滑向砂道的作用力，比如說在支架支撐有力的前提下，使用液壓單柱打好戧柱的方法克服工作面運輸機向砂道的滑移。同時移架時也要將架子與煤幫運輸機之間的浮貨清掃干凈，保證移架時的平直及支護高度。

3? 機組割幫時的安全技術要求

仰斜開采時，當煤層傾角小于10°左右時，采煤機及輸送機工作穩定性尚好。如傾角較大時，采煤機機體常向采空區一側傾斜，一方面影響了機組行走齒輪及運輸機銷排之間的咬合效果，也增加機組行走齒輪部分的載荷。一般情況下將運輸機的傾角控制13°～15°左右是比較合理的，但若開采傾角大于17°時，通過將運輸機靠近架子側吊起加設墊木來達到運輸機推進方向傾角的調整，防止機組側翻事故的發生。同時在割幫時要計算調整好每一循環的臥底量，保證采面按照上下順槽的標高及時調整工作面的平直。

俯斜開采時，隨著傾角的加大，采煤機和輸送機的事故也會增加，由于采煤機的重心偏向煤壁，俯斜開采將加劇機組的不穩定性。當傾角大于22°時采煤機機身傾斜，滾筒鉆進煤壁，煤裝不進輸送機中，可采用將輸送機靠煤壁側先吊起來，使溜槽傾斜度保持在13°～15°左右，采煤機割底時臥底，使底板始終保持臺階狀，采煤機可正常工作。工藝特點如圖2所示，其中（a）為采煤機處于正常割煤狀態，割底形成臺階;（b）為利用支架及繩套、油缸等吊起輸送機，然后推移輸送機進入下一個臺階;（c）所示為割完一刀移輸送機，進入正常割煤。

4? 結語

綜上所述，傾斜長壁綜合機械化采煤中仰采及俯采工藝管理要求更好精細，工藝過程繁鎖，但是經過實踐證明，仍具有運輸系統簡單、巷道布置簡單、適應復雜地質條件的能力強，效益好等優點。在生產實踐中，對于仰采與俯采中的輸送機及架子的滑移問題及機組側翻、上下端頭超前支護強度問題等還有待于進一步改進和探索，通過支架的合理改進與選型、生產工藝的不斷優化，仰采與俯采中所存在的施工難點及工藝問題均可以得到較好的解決，取得更好的經濟效益。

參考文獻

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