傾斜厚煤層綜放開采技術(shù)探討

（山西汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)有限責(zé)任公司 山西 031302）

傾斜厚煤層綜放工作是戶外綜采放頂煤技術(shù)的延伸，是我國煤炭開采中重點科技攻關(guān)內(nèi)容，和傳統(tǒng)的煤炭分層開采技術(shù)相比，傾斜厚煤層綜放技術(shù)對于煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重大的經(jīng)濟效益作用，一方面通過傾斜厚煤層綜放可以實現(xiàn)煤炭開采的高產(chǎn)、高效，另一方面傾斜厚煤層綜放具有成本低、經(jīng)濟效益好等優(yōu)勢，現(xiàn)階段已成為煤礦開采作業(yè)中的常用技術(shù)。

1.現(xiàn)階段全國礦區(qū)采煤及傾斜厚煤層綜采放頂煤開采面對的困難

(1)全國礦區(qū)采煤面臨著技術(shù)創(chuàng)新局限的難題

隨著近年來傾斜厚煤層綜放技術(shù)在各地礦區(qū)中的逐步應(yīng)用，綜放技術(shù)不斷得到完善，綜放設(shè)備逐步得到改良，例如重型化綜放設(shè)備、大型化綜放設(shè)備、自動化綜放設(shè)備等相繼問世。但隨著傾斜厚煤層綜放技術(shù)的不斷完善和綜放設(shè)備的不斷改良，我們發(fā)現(xiàn)綜放技術(shù)的創(chuàng)新逐漸呈現(xiàn)出一定的瓶頸特征，具體表現(xiàn)如下：第一，綜放設(shè)備的使用礦區(qū)有限。先進的綜放設(shè)備基本都屬于大尺寸、超重量，且售價、租價高，如圖1所示。因此只有大型礦區(qū)和礦井才會引進使用，而小型的礦區(qū)依然采取傳統(tǒng)采煤作業(yè)的形式進行，這不僅加劇了各地區(qū)煤炭開采量的差異性，同時也導(dǎo)致小型礦區(qū)在煤炭開采中意外事故頻發(fā)，我國整體的煤炭開采產(chǎn)業(yè)效率不佳。例如很多地區(qū)的中小型礦井，因受井型、井下巷道斷面、開采環(huán)境及條件、開采資金不充足等原因被迫處于被動開采的狀態(tài)；第二，因先進綜放設(shè)備在中小型礦井的應(yīng)用受限，因此大多數(shù)中小型的礦井采礦技術(shù)相對落后。很多中小型礦井為了提高作業(yè)量，先后根據(jù)實況，采取多元化的形式和技術(shù)進行煤炭開采技術(shù)探索，例如利用滑移支架放頂煤、利用懸移支架放頂煤、利用單體液壓支柱頂梁放頂煤等，雖然在短期內(nèi)這些技術(shù)為其帶來了不錯的經(jīng)濟效益，但是結(jié)合其長期的發(fā)展規(guī)劃來看，這些技術(shù)仍存在一定的不足，難以支持礦區(qū)的長期作業(yè)和發(fā)展，具有一定的安全隱患。

圖1

(2)傾斜厚煤層綜放技術(shù)中要解決綜放設(shè)備下滑困難

傾斜厚煤層綜放技術(shù)的主要設(shè)備為運輸機和液壓支架，我們將其簡稱為綜放設(shè)備，上面我們講到過，綜放設(shè)備基本都屬于大尺寸、超重量，因此在實際采煤作業(yè)中，我們要充分考慮到設(shè)備受摩擦出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象，即綜放設(shè)備與地面的角度根據(jù)物理摩擦力原理計算，當(dāng)綜放設(shè)備所受的摩擦力大于下滑力時，綜放設(shè)備就不會下滑。對此我們在開采作業(yè)中要掌握好綜放設(shè)備與煤層的傾斜角，盡量使其保持在水平20度角內(nèi)，以防支架、降架脫離頂板后，頂板壓力對支架不起作用，出現(xiàn)設(shè)備下滑的情況。

(3)傾斜厚煤層綜放技術(shù)中要解決液壓支架傾倒的困難

傾斜厚煤層綜放技術(shù)在工作中會出現(xiàn)一定的傾角，結(jié)合以往實際現(xiàn)場情況來看，當(dāng)工作面傾角增大時會出現(xiàn)液壓支架的重心位置線、頂板壓力和支架重力合力作用線偏離支架底座的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致支架在合力作用下，向下傾倒。為了避免支架受作用力倒下的意外情況發(fā)生，所以我們要盡量使用底座寬、重心高度低的支架，如圖2所示：

圖2

(4)傾斜厚煤層綜放技術(shù)中要解決液壓支架尾部下滑和歪斜的困難

隨著支架后頂煤的放出，將會形成一個漏斗狀的防煤趨勢，此時若工作面傾角增大，放煤漏斗則會向兩側(cè)上方偏斜，即傾斜處兩側(cè)上方的頂煤放出增多、下方頂煤放出較少，如果對上述現(xiàn)象不加以解決，則會導(dǎo)致支架尾部受傾斜力作用，向下滑，甚至歪斜。

2.傾斜厚煤層綜放開采技術(shù)創(chuàng)新策略

(1)優(yōu)化開采作業(yè)的支架設(shè)計

液壓支架是綜放設(shè)備的核心所在，其主要工作職能是維護頂板固定性、放煤等，為了避免出現(xiàn)支架傾斜或下滑的現(xiàn)象，我們應(yīng)對支架進行優(yōu)化設(shè)計，對此可從以下幾點進行：第一，適當(dāng)增加底座寬度。結(jié)合上述傾斜厚煤層綜采放頂煤開采面對的難題來看，我們應(yīng)適當(dāng)增加底座寬度，使支架重心線保持在支架底部垂直的邊緣界限內(nèi)，增加支架的穩(wěn)定性；第二，降低支架重心高度。支架重心高低與支架穩(wěn)定性能成正比，因此我們在優(yōu)化支架中可以通過使用高強度鋼板等辦法，降低支架的重心高度，提升支架的穩(wěn)定性能；第三，結(jié)合作業(yè)的特點，合理增加支架的初撐力和工作阻力。此項原理主要是增加支架與頂?shù)装逯g的作用力，通過力的相互作用，使支架的受力狀態(tài)處于最佳穩(wěn)定性；第四，采取全封閉支架的方法，提高側(cè)護板高度，增加側(cè)推千斤頂側(cè)推力。當(dāng)支架處于全封閉時，可以有效避免支架間的煤塊流竄，出現(xiàn)空頂?shù)默F(xiàn)象，同時適當(dāng)增加側(cè)護板高度和側(cè)推千斤頂側(cè)推力，可以防止支架下滑和傾倒；第五，加大支架拉架力；第六，增加防倒滑設(shè)備。防倒滑設(shè)備屬于外部輔助防倒滑措施，可以起到很好的防止支架傾斜和下滑等現(xiàn)象發(fā)生。

(2)加強回采工藝的創(chuàng)新和完善

要想全面實現(xiàn)傾斜煤層綜采的安全放頂煤，除了支架設(shè)計，我們還需在回采工藝上不斷進行創(chuàng)新和完善，對此可從以下幾點進行：第一，加強對回采工藝中工作面?zhèn)涡钡牟贾谩９ぷ髅鎮(zhèn)涡辈贾弥饕侵笇⒐ぷ髅鎮(zhèn)窝鲂辈贾茫茸尮ぷ髅姹３忠欢ǖ膬A斜角度，同時又不會出現(xiàn)傾斜角度過大的現(xiàn)象，其一方面可以減少工作面傾角，另一方面在綜采設(shè)備進行推溜和移架作業(yè)時，會借助力的作用防止支架下滑，但需注意的是偽斜角的角度應(yīng)結(jié)合工作面的實況進行，以重量平衡為原則進行布置；第二，在回采工藝中的推溜、移架作業(yè)實操中按照由下及上的操作流程展開作業(yè)。推溜和移架是回采工藝的重要程序，主要是指借助作業(yè)面和設(shè)備對放頂煤進行二次開采和放頂，為了支架的穩(wěn)定性，我們在推溜和移架中應(yīng)按照由下而上的順序進行操作，一方面利用工作面向上的操作力作用，抵消下滑的力，另一方面保持支架的穩(wěn)定和平衡，避免支架傾斜的現(xiàn)象。

(3)加強對傾斜厚煤層綜放的作業(yè)管理

除了必要的工藝創(chuàng)新和技術(shù)優(yōu)化之外，我們在傾斜厚煤層綜放作業(yè)中還要加強作業(yè)管理，提高傾斜厚煤層綜放作業(yè)的安全性和秩序性，具體可從以下幾點進行：第一，要求相關(guān)作業(yè)人員要嚴格控制采高，嚴禁超高采煤。采高主要是指超過采煤高度標(biāo)準(zhǔn)進行采煤，具有一定的安全隱患，是導(dǎo)致采煤意外事故頻發(fā)的重要原因之一，對此我們在傾斜厚煤層綜放作業(yè)時，要嚴格要求所有相關(guān)人員，不得超高采煤。首先，我們要嚴格要求煤機司機，告知其在割煤時，一方面要按照技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，進行采高控制，另一方面要將頂煤割平，不留臺階或縫隙空間，給支架頂梁和頂煤充分的接觸“機遇”，保證支架的支撐力。第二，做好移架注意事項。移架關(guān)系到支架的穩(wěn)定性和使用壽命，首先我們應(yīng)堅持帶壓移架，即在移架時，要求工作人員先打開操作閥，然后再降柱，當(dāng)明確支架能挪移后再關(guān)閉降柱操作閥，保證支架帶壓擦頂一次性完成。其次，我們要結(jié)合作業(yè)實況，及時挪移支架，即當(dāng)煤機作業(yè)撤離后，及時啟動前探梁護頂，避免頂煤在架前塌落，然后在緊隨跟煤機，及時移架。需要注意的是，在隨煤機移架中，切忌不要收回側(cè)護板，且若中間出現(xiàn)支架擠死的情況，輕輕挪動一下護板即可；第三，定時調(diào)整支架。支架在作業(yè)中會因方向等出現(xiàn)下滑或傾斜，對此我們需及時進行調(diào)整或挪移。

3.結(jié)束語

傾斜厚煤層綜放技術(shù)作為現(xiàn)階段煤礦采煤的主要技術(shù)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，但在實際作業(yè)中仍存在一定的難題，例如要解決設(shè)備下滑、傾斜、不穩(wěn)定性等問題。針對上述難題，首先我們應(yīng)優(yōu)化支架設(shè)計，通過加大支架底座寬度、降低支架重心高度等提高支架自身的穩(wěn)定性。其次，創(chuàng)新完善回采工藝，堅持從下往上、由下而上的工作原則；最后，加強作業(yè)管理，例如嚴格控制采高、堅持帶壓及時移架等。