陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采工藝實踐研究

董桂鋒 屈慶龍 李倫坦

（濟礦魯能煤電股份有限公司，山東濟寧 272073）

煤礦開采過程中的大傾角綜放工作面一直是開采的難點，雖然科學技術進步促使回采工藝流程更加規范，但在部分回采流程中依然存在工藝問題，導致工作面作業環境受到威脅，回采難度加大，生產、安全問題突出。本文以1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采實踐為研究，全面考慮開采設備、地質結構以及支護等問題，提出工藝優化措施，有效的解決了陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采問題。

1.項目概述

濟寧能源陽城煤礦1315工作面位于該礦一采區南翼，預計煤炭采出量90余萬噸，工作面可回采長度456m，面長141m～165m，兩順槽平均俯角-25°（局部-31°），是該礦建礦以來最大的雙傾斜工作面，也是國內少有的大傾角雙傾斜工作面。1315綜采放頂煤工作面煤層埋藏深度在-440m～-720m，工作面回采的3煤厚度大，煤層及頂板層理發育，內生裂隙較多，隨著工作面推進，頂煤及頂板能夠及時垮落。綜合煤層開采技術條件及煤層賦存特征，采煤方法為綜采放頂煤一次采全高走向長壁后退式采煤法[1]。確定采煤高度為2.8m，放煤高度4.4m，即采放比為1:1.57，放煤采用0.8m放煤步距、一刀一放的放煤方式。

2.陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采關鍵工藝

2.1 1315雙傾斜工作面采煤機防滑措施

MG500/1130-WD交流電牽引采煤機重約70t，牽引力450kN～820kN，在煤層平均傾角為28°的1315工作面，采煤機防滑是安全管理的重點之一，再加上工作面俯斜開采，機身前傾問題嚴重，如何平衡采煤機下滑和前傾問題成為制約1315工作面高產高效的主要因素。陽城煤礦通過反復研究實驗，最終采取在上、下平行滑靴處焊接3cm高強度耐磨板的方式將機身抬高，解決MG500/1130-WD交流電牽引采煤機因前傾造成滑靴、銷軌輪、銷排之間的不平衡受力，同時機身抬高降低了上、下滾筒與煤壁之間異常摩擦力，極大地減少了機組銷軌輪、滑靴、銷排損壞的事故率。為了防止機組下滑，對機組增設大扭矩液壓制動器。大扭矩液壓制動器由外殼、活塞、內/外摩擦片、高強度彈簧、螺栓、密封圈等組成，機組靜止狀態下制動力矩達到1240N·m，機組運行期間的動制動力矩達到960N·m，理論計算靜制動安全系數達到7.50，動制動系數達到3.86，滿足1315雙傾斜工作面開采緊急制動的要求。

2.2 解決大傾角順槽皮帶停機后，皮帶重載在慣性力作用下下滑等問題

鑒于皮帶順槽運輸角度大、安全管理難度大的現狀，為保證回采期間皮帶運行穩定可靠，對1315雙傾斜工作面采用煜泰變頻皮帶機，并在皮帶架上方加裝金屬擋矸網和緩沖皮子，有效解決了大坡度下山25°皮帶運行不穩定、灑煤問題[2]。變頻皮帶機工作原理為：采用無諧波高壓變頻裝置的矢量控制技術構成高性能交流調速裝置實現對大傾角皮帶輸送機的驅動和控制。該變頻技術能夠可靠的應用于大傾角、長距離恒轉矩帶式輸送，提供足夠的啟動轉矩，過載能力強，尤其對于1315雙傾斜順槽皮帶運輸可以實現輕載/空載、重載等工況條件下的軟啟動、軟停車，全過程解決SSJ1200/2/1×315kW型皮帶運輸機驅動電機間的功率平衡和速度同步問題，同時滿足可調節驗帶速度的需要，變頻技術在大傾角皮帶運輸機的應用降低了快速啟動、重載啟動、重載停車過程對電氣系統的沖擊，更有效地避免了煤矸灑落問題，防止重載工況下異常停車，皮帶下滑造成的疊帶問題。煜泰變頻皮帶機能夠有效抑制皮帶動態張力波對膠帶造成的傷害，延長皮帶使用壽命，保證運煤安全性和穩定性。

2.3 解決工作面放頂煤液壓支架防倒、防滑問題

因地質構造影響，切眼部分地段留有底煤，給初采帶來了很大的困難。為盡快使支架、溜槽適應煤層角度，該礦及時采取措施，采用快速剎刀降采高、人工臥底壓柱推溜的方法，在3刀之內將溜槽角度從+10°變為-25°，并采用在支架前梁與主頂梁上方打木垛的方法使支架接實頂板，解決俯采工作面支架前梁與煤層頂板線接觸問題，提高了頂板支護質量，避免頂板支護作用面積小導致的頂板過早離層破壞問題，配合前、后分體側護板的使用，有效避免了頂板冒落導致1315雙傾斜大傾角綜放工作面支架傾倒問題[3]。

優化放頂煤支架底調千斤頂結構和設置位置，優化后的底調千斤頂安裝在支架底座上側，增加底調千斤頂的長度（約50%），放頂煤支架下滑后依靠下方支架底調千斤頂，本架放頂煤支架底調千斤頂處于零位狀態，減小了以前由于設置在放頂煤支架下側處于伸出狀態調節支架下滑而操作放頂煤支架前移過程中的阻力，此時下方鄰架放頂煤支架的底調千斤頂只受軸向力作用，大大降低了底調千斤頂由于支架前移的同時調節支架下滑所受側向力過大而損壞的概率，延長了地條千斤頂的使用壽命，下滑調節效果更好。優化放頂煤支架底調千斤頂連接耳板的結構，有原有的圓形孔優化為橢圓孔，提升底調千斤頂的適應能力，實現底調千斤頂前調、后調、整體調節的功能，而且前、后底調千斤頂可以分別動作，顯著提高了放頂煤支架對底調千斤頂動作的需要，極大地解決了放頂煤支架下滑問題。

2.4 增加支架、延接刮板輸送機工藝

隨著推采的進行，工作面逐漸變長，由此帶來增加綜放支架、延接刮板輸送機的問題，科學確定增加支架位置和數量（回采期間共需增加15架綜放支架）和提高刮板輸送機延接效率，保證施工安全，陽城煤礦制定了詳細的技術措施，以保證支架、溜槽提前運輸到位為基礎，對施工人員進行專業培訓，強調施工危險預知的同時，提升作業人員操作技能，保證了1315雙傾斜大傾角綜放工作面增加綜放支架、延接刮板輸送機作業高效、安全進行。

3.結語

綜上所述，雙傾斜大傾角綜放工作面回采需要率先調查了解工作面的實際情況，掌握工作面的地質信息結構，并且明確煤層狀態和頂底板狀態，從而分析出開采工藝中可能會遭遇的技術問題，有針對性的做好預防措施，且制定規范性的操作流程，避免出現工作偏差，營造安全生產環境，解決支架傾倒及下滑、采煤機前傾問題。利用三維地震勘探資料分析處對陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采影響大的6條正斷層做到提前預知，制定針對性措施，減少對回采的影響。

通過陽城煤礦1315雙傾斜大傾角綜放工作面回采關鍵工藝研究提升了雙傾斜大傾角工作面回采率，為陽城煤礦積累雙傾斜大傾角綜放工作面回采經驗，增加煤炭回收90余萬噸，為企業創效，同時為山東省特定煤炭覆存條件下的雙傾斜大傾角綜放回采工藝提出創新性舉措，對于雙傾斜工作面回采具有較高的指導意義。