N2802 工作面低采高大傾角仰采技術的研究與實踐

桂 寒，田子棟，姜虹宇

（1.鐵法煤業（集團）有限責任公司曉明礦，遼寧 調兵山112700；2.鐵法煤業（集團）有限責任公司曉明礦安監處，遼寧 調兵山112700；3.鐵法煤業（集團）有限責任公司大平礦，遼寧 調兵山112700）

引言

曉明礦N2802 工作面煤層傾角11°-21°平均煤厚1.08m 且位于切眼中上部，運順巷道大傾角給皮帶運輸增加很大難度。針對低采高大傾角仰采施工，從保證煤質和安全回采考慮，回采時采取初采初次放頂、吊墊運輸機上臺快速將工作面采高調整在2m 左右、皮帶運輸采用自制加工改造皮帶尾調高、調平裝置、調整替棚支架操控系統等工藝，提高回采速度，實現綜采工作面持續、安全生產。

1 工作面概況

N2802 工作面位于北二采區八層二段，運順長933米，回順長941m，切眼長260m，面積183166m2。可采儲量246186 噸，本工作面所在區域地質構造較簡單，根據工作面掘進實見情況，預計工作面無地質構造影響。8#煤層整體呈單斜構造，傾角11°～21°，平均16°，煤層與頂底板為整合接觸，煤層有二個自然分層，厚度在0.80～1.20m之間，平均厚度1.08m，夾石一層，夾石厚度在0.05～0.30m 之間，平均厚度0.20m。局部坡度為21°，回采時做好防范措施。如圖1、2 所示。

圖1 N2802 工作面平面圖

2 重點環節及方案的確定

（1）吊運輸機上臺：工作面切眼中高2.6m，平均煤厚1.08m，且煤層位于切眼中上部，根據機身高度、支架頂梁厚度、滾筒直徑（1.2 倍）將采高確定為2.0m，為保證煤質和施工安全，回采前將運輸機吊起在運輸機下方墊木段和大柈，采用逐刀留底的方式迅速降低采高。

（2）初采初次放頂：根據大傾角仰采的地質條件及現有支架型號，回采中合理控制采高、更換支架連接頭調整支架架型，采取有效安全技術保障措施確保回采安全，為保證初采順暢綜采隊針對大傾角仰采及初采初次放頂施工，提前編制《安全技術措施》并做好施工準備工作。

（3）皮帶運輸機大傾角上山運輸：運順巷道傾角11°～21°，平均16°針對運順皮帶運輸機上山運輸拉貨難的問題，采用自制加工的可調高、調平皮帶尾，有效解決運順膠帶跑偏、飄帶、打滑不拉貨等情況，保證施工安全、順暢。

圖2 N2802 工作面剖面圖

3 方案的實施

3.1 初采快速出切眼

由于煤層位于N2802 切眼中上部，且回采坡度較大，為保證煤質和安全回采考慮采用提前將工作面運輸機吊起，在運輸機下方墊原木段和大柈的方式，將運輸機中部板墊高200mm-300mm，并使其形成仰角便于推進，同時為了防止管理或操作不當，出現支架不接頂拉抽匣的情況影響回采推進，而導致片幫、冒頂情況的發生，現場采用初采強制放頂的工藝使采空區及時冒落，保證支架初撐力，回采施工中采用逐刀留底的方式迅速降低采高。經實踐通過5 個循環的推進有效的控制了工作面采高并順利完成了出切眼施工。如圖3 所示。

3.2 替棚閥組改造，確保安全生產

由于兩順坡度較大，工作面采高較低，為有效解決仰采片幫問題，在選取配套設備中采用頭尾兩側為ZY6800/15/35 型支架45 組和中間架為ZY6400/13/29（126 組）與MG300/720-WD 型采煤機（1.6m 直徑滾筒）配套使用。在生產過程中發現ZY6800/15/35 型支架頂梁為550mm，1.6m 滾筒仰采時無法挑頂操作，經過技術論證后將原260mm 的支架連接頭更換為600mm 來解決這一難題。

原替棚支架由三組液壓操縱閥沿回采方向分別控制各自支架的推移和起落，仰采時，兩順頂板壓力大，由于面向進風側作業，液壓操作工在下坡側經常會出現頂板掉塊、迷眼或液壓管抽頭傷人的情況，非常不利于頂板管理和安全管理。對此，經過研究決定對替棚支架操控閥組進行改造，取消靠近工作面側第一組片閥，由第二組片閥控制第一組替棚，第三組片閥集中控制第二組及第三組替棚。既：第二節閥組（大流量片閥3 片，小流量片閥6片；主閥1 片；共10 片）控制第一節的液壓缸，包括支撐缸、回轉缸、伸縮梁缸、小護頂缸、上下推移缸、兩個立柱；第三節閥組（大流量片閥5 片，小流量片閥6 片；主閥1片）控制第二節和第三節，包括第二節小護頂缸、兩個立柱、上下推移缸；第三節小護頂缸、小回轉缸、兩個立柱。頂梁側面自制加工管線槽，將所有管線捋順后在管線槽內通過，并將操縱閥附近的管線進行捆綁，防止液壓管抽頭后管線甩動抽人。如圖4 所示。

圖3 N2802 工作面出切眼示意圖

3.3 自制加工可調節皮帶尾

N2802 工作面運順巷道傾角11°～21°，平均16°，回采初期工作面處于調整階段，出貨量較小，膠帶運輸機有時出現跑偏情況，經過調試得到了解決，隨著回采趨近正常后，煤炭拉運的不穩定問題逐漸顯露了出來，由于運順巷道傾角較大，工作面出煤量大，皮帶輸送機經常出現膠帶飄帶、跑偏、帶面打滑等拉運能力不足的現象。針對問題我們不斷探索和嘗試，自制加工改造采用在可縮皮帶尾上安設五組液壓支撐缸，利用一組BZF200 液壓操縱閥組通過液控雙向鎖分別成組控制支撐液壓缸的量柱伸縮量，使皮帶尾調高為近似水平，實現斜巷皮帶運輸機連續回采運輸的目的。經實踐效果安全、實用。如圖5 所示。

圖4 替棚支架閥組改造示意圖

圖5 皮帶尾調高、調平示意圖

4 安全技術保障措施

（1）增設輔助推移裝置：由于工作面仰采角度較大，給運輸機的推移增加難度，通過架后放頂及在機頭、機尾增設拉移液壓缸等措施保證運輸機的正常推進。（2）移設變電列車：運順巷道平均坡度為16°，為保證在大傾角巷道內移設變電列車的安全操作，通過核算，采用兩臺SDJ-28 型回柱絞車，纏繞繩經Φ32mm 的鋼絲繩，共同分段遷移變電列車，即：先拉運3 臺移動變電站和電纜車，再拉運剩余車輛，保證施工安全。（3）在運、回順超前支護外設置擋貨板，防止因操作不當導致物料下滑或滾落傷人。運順皮帶運輸機安設皮帶防跑偏裝置，在兩側吊掛金屬防護網防止皮帶掉塊，在皮帶運輸機上設置防貨物下滑裝置，確保生產安全。（4）由于煤層傾角大、采高低，作業空間受限，仰采施工不利于頂板和安全管理，要求液壓支架操作后必須按要求給好操限位桿，防止人員誤操作，兩順在拉移替棚支架時，要找凈頂板浮石，執行一人操作一人監護制度。（5）受采動和超前壓力影響，兩順巷道底鼓量大，運順坡度大的地段在滑道前安排人員拉底操平，保證巷道中高3m，坡度在皮帶尾可調高范圍內，為加強煤質管理，拉底的巖石嚴禁上系統全部堆放在運順硐室內，縮皮帶尾或進行皮帶尾調高、調平時，操作人員要遠程操作，拉警旗、派人放警戒。確保施工安全。

5 結論

通過對N2802 綜采工作面低采高大傾角仰采的實踐，為大傾角仰采煤炭上山運輸管理和頂板安全管理提供技術參考，經過對可縮皮帶尾和替棚閥組的改造，可實現皮帶尾的自動調平、替棚支架遠程操控，有效解決綜采工作面大角度仰采煤炭運輸拉貨困難和兩順頂板安全的問題，縮短縮尾時間，提高回采單進和回采效率，降低員工勞動強度，確保工作面快速、安全生產，為礦井接續順暢提供有力保障。為綜采工作面回采拓寬了視野、提供了經驗。為我礦今后開采相同地質條件的采煤工作面提供了寶貴的經驗。