大傾角綜采工作面安全開采管理技術

（四川省華鎣山煤業股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0 引言

我國西南地區的大部分煤礦，隨著開采水平向深部延深，都將面臨煤層傾角越來越大的問題，回采工藝和設備配套也存在較大困難。隨著我國對安全生產工作的日益重視，安全的重要程度已經超過生產，轉變為“安全為天”“安全得不到保障就不能生產”，在如此大的安全壓力下，煤礦為了生產只能加大安全監管，預控安全風險，減少安全隱患，通過提高安全管理水平保障生產穩定[1-8]。

綠水洞煤礦回采的3212（Ⅱ）綜采工作面平均傾角58°，礦井下水平延深煤層傾角也不會低于50°，對于綠水洞煤礦來說，如何在如此大的傾角上保證安全生產是關乎企業生存的關鍵。礦井結合多年回采35°煤層及近些年回采45°以上煤層的經驗總結出了以設備管理和工藝管理為基礎的安全管理方法，通過在3212（Ⅱ）綜采工作面組織實施取得了良好的效果。

大傾角工作面的最大安全威脅就是飛矸傷人，在傾角超過40°的綜采工作面防飛矸傷人工作更是貫穿生產與檢修最核心、最重要的工作。

1 防飛矸管理

在3212（Ⅱ）綜采工作面回采過程中，綠水洞煤礦總結出以人的行為管理為目標的管理理念。3212（Ⅱ）綜采工作面所面臨的風險要比以前傾角在40°以下的工作面高很多。超過40°的傾角，飛矸造成的威脅成倍增長，即使是一個直徑50mm的飛矸打在人身上也可能造成骨折，并且工作面底煤受重力的影響容易垮落。工作面底板也可能受風、水的侵蝕剝落，移架時殘留的偽頂，離層的直接頂，煤壁片幫，檢修時掉落的工具，搬抬時滑落的配件等都會從工作面機道或液壓支架架前沖向端頭支架，在工作面作業的人員稍有不慎就可能被打傷。傾角過大還會給人員站立帶來非常大的影響，人員在底板上基本無法站穩，工作面刮板輸送機內也基本沒有人員站立的位置，檢修采煤機、刮板輸送機、電纜夾時人員就可能因踩滑等各種原因發生墜落事故。為了避免人員在液壓支架架前被飛矸打傷，人員就只能在液壓支架連桿上行走，行走極為不便，踩滑摔倒偶有發生，所以在現場管理中人員行為的管理就成為最重要的一環。制定工作面管理制度和規程措施時必須考慮到工作面平行作業的問題，人員防墜落的問題，設備檢修、割煤時防飛矸的問題，檢修人員作業時的站立位置問題，嚴格控制生產、檢修的工序，并加強安全監督力度，才能將作業人員的安全風險降到最低。

2 裝備改進提升

在攻克大傾角工作面的過程中，工作面擋矸裝置經歷了三代變革，從最初的簡易擋矸門，到不能封閉工作面的液壓千斤頂擋矸門，再到最后的依托工作面刮板輸送機能完全封閉工作面的液壓千斤頂擋矸門，解決了工作面煤矸竄入液壓支架內傷人的問題。同時在液壓支架內安設架間擋矸門和增設擋矸網，解決了工作面移架時掉矸下竄傷人的問題。

當傾角達到40°時，即使不開動刮板輸送機，煤矸也會受重力影響滾到機頭，這時工作面刮板輸送機就不再需要安設電機，橋式轉載機會面臨經常被沖擊下來的煤矸壓死的問題，目前綠水洞煤礦主要采用兩種辦法解決橋式轉載機被壓死的問題，一是加大橋式轉載機功率，由之前的160kW增加到200kW或315kW，這樣極大地提高了橋式轉載機的運載能力，基本解決橋式轉載機被壓死的問題，二是增加橋式轉載機開機的頻率，稍有煤矸堆積或預見即將有煤矸堆積前都必須啟動橋式轉載機，同時降低采煤機的牽引速度，防止煤矸堆積速度超過橋式轉載機的運載能力造成被壓死。

由于大量的煤矸從工作面沖擊而下，端頭支架的各個擋矸板必須要有足夠的強度才能經受住飛矸的沖擊，端頭支架擋矸板的耐用性成為首要考慮的問題，所有的擋矸板都必須做加強筋處理，同時各個擋矸板的連接處都要盡量做到間隙小，因為煤矸沖擊會造成煤矸變成細小的粉末，這些細小的粉末會直接從擋矸板的縫隙中沖入端頭支架人行側內，造成行人通道堵塞，清理這些粉末也相當耗費時間，若不清收干凈也會造成端頭支架無法推移到位，嚴重制約生產。

雖然目前解決了工作面飛矸和端頭支架擋矸的問題，但真正最大的威脅是當工作面內的設備出現了故障，或者是采煤機在工作面中部或下部出現了故障而無法牽引，只能在工作面內進行檢修時，保證作業人員安全的唯一辦法就是在工作面內設擋矸裝置，但傾角越大設置擋矸裝置的難度也越大，單體液壓支柱基本無法打設，人員在機道內站立都成問題，更何況搬抬100多斤的單體液壓支柱，于是使用液壓千斤頂做支撐機道擋矸門的理念應運而生，在3212（Ⅱ）綜采工作面每10架液壓支架安設1組，機道擋矸門打開后能封閉大半工作面空間，這時再配合方木和笆片，就可實現工作面的全封閉，加之護幫板對煤壁的支護，將人員在工作面中、下部檢修作業時飛矸造成的威脅降到最低。

綠水洞煤礦在設備方面的最大優勢就是公司下屬單位嘉華機械公司在大力支持設備的改進，以前嘉華機械公司沒有做“三機”配套時，都需要礦井自己做“三機”配套方案，提出有一些想法，但各個設備廠家不一定會采納，導致一些設備不能很好地適應坡度變化帶來的問題。而嘉華機械公司認真收集公司下屬各個煤礦反饋的問題，加以改進，便于制造出更適應本公司煤礦實際的裝備。

3 采煤工藝優化

為了防止工作面刮板輸送機下滑，綠水洞煤礦在采煤工藝上發生了幾次重大的改變，工作面布置從最開始的真傾斜到機頭超前機尾的仰斜，最后到現在的機尾超前機頭的俯偽斜，最終確定了大傾角綜采工作面最理想的推進方式應采用俯偽斜開采。

綠水洞煤礦最初采取仰偽斜開采是為了控制工作面刮板輸送機的下滑，認為在推溜時從機頭向機尾進行，若機頭超前，就會產生一個向上推刮板輸送機的量，這個向上的量正好可以抵消刮板輸送機下滑的量，這種做法在40°～50°的采煤工作面有一些效果，但同時也存在一些問題，一是由于工作面采用仰偽斜布置，工作面割煤、片幫、移架垮落的煤矸都會隨著重力作用沖入機頭的部分液壓支架內，工作面機頭越超前，影響的液壓支架越多，造成了極大的安全威脅，二是雖然刮板輸送機機頭部分穩住了不下滑，但由于工作面上部刮板輸送機上竄的量跟不上機頭上竄的量，導致工作面刮板輸送機上部相對向下，下部相對向上，中間部分無處可走而被擠壓抬高，損壞設備。

仰偽斜開采的這些問題，隨著俯偽斜開采的出現而被一一解決，工作面煤壁變得更穩定，片幫幾率下降，飛矸再也不會沖擊到液壓支架內，極大地提高了作業人員的安全，同時也保護了設備。但按照仰偽斜的原理，俯偽斜布置工作面本應該越推進，刮板輸送機下滑得越厲害，但在3212（Ⅱ）綜采工作面卻沒有出現這種情況，這是由于在采用俯偽斜開采時不再使用以往從機頭往機尾的推溜方式，而是采用從機尾向機頭推溜，并使用好液壓支架的調推千斤頂并加強液壓支架的排架，防止液壓支架下滑，能夠做到完全穩住刮板輸送機不下滑，甚至還能達到上竄的效果。

工作面防飛矸方面，除了在工作面布置、擋矸裝置上進行改進外，還對割煤工藝進行了調整和變化。以前大傾角工作面割煤時都是采用下行單向割煤，上行空刀，在機尾進刀，割煤時前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，返刀時前滾筒割底煤，后滾筒割頂煤的割煤工藝，采煤機司機在割煤時站在滾筒的位置看采高，后滾筒割頂煤時，受滾筒剪切力的緣故，被割碎的煤矸被拋射得較高，可能反彈到工作面液壓支架內，對前滾筒司機造成較大的威脅。為克服這一困難，礦井在3212（Ⅱ）工作面采用下行單向割煤，上行空刀，在機尾進刀，割煤時前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，返刀時前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤的割煤工藝，成功解決了割煤時前滾筒割煤司機受飛矸威脅大的問題。

傾角越大的工作面，采空區頂板管理就必須越嚴格。雖然《煤礦安全生產標準化》規定采空區懸頂面積不超過10m2，但如若遇到工作面頂板完好，不易垮落，若不提前進行預裂爆破和強制放頂，工作面初采后，由于采空區沒有被矸石填充掩埋，受到水的浸泡和重力的影響造成工作面底板垮落，液壓支架無法支撐的嚴重后果。在大傾角綜采工作面防止底板不推底也是一項重要的工作，所以大傾角綜采工作面機尾頂板超前預裂爆破和強制放頂，應作為一項常態化的工作。

通過對采煤工藝的改變和優化，既保障了作業人員的安全，又提高了勞動效率，保證了礦井生產有序進行。

4 結語

（1）縱使有再好的設備和工藝，在現場管理上沒有嚴格的標準，不逗硬執行，最終也會造成嚴重的事故，無論是設備還是工藝，都需要經得起實踐的檢驗。（2）設備檢修同樣需要制定標準，檢修人員按照標準進行檢修，驗收人員嚴格按照檢修標準進行驗收。安全生產標準化能否嚴格執行，作業人員能否真正按照標準化的要求作業，這些都是非常重要的。（3）在大傾角綜采工作面，減少設備故障就是保障作業人員的安全，就可以減少非生產影響時間；安全生產標準化是基礎，設備故障率降低后，最終才能保證采煤工作面能安全順利推進。