大倾角俯斜综采过陷落柱技术研究与实践

刘瑞鹏

摘 要：大倾角俯斜开采一直制约着煤矿综合机械化的发展。在实现缓倾斜煤层开采的基础上，进一步探索和分析了25°～30°大倾角俯斜综采工作面的回采工艺、技术研究及其可行性，为今后类似条件下工作面的开采提供理论依据和生产实践指导，进而创造更大的经济效益和社会效益。

关键词：大倾角；俯斜综采；过陷落柱；技术研究

中图分类号：TD823.21 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.077

1 概述

山西金晖隆泰矿井田内总体构造形态为一组轴向南西—北东、向北东倾伏的宽缓向斜构造。其两翼倾角为5°～30°，局部地段受断层影响倾角增大，西翼接近煤层露头，进入了风氧化带区域，煤层倾角增大，陷落柱发育较为良好。为了不浪费煤炭资源，使用一些方法采出了大倾角段的煤层，为企业、职工创造了更多的经济效益。我矿研究并实践了大倾角俯斜开采过陷落柱工艺，并且取得了成功，积累了一些大倾角俯斜开采过陷落柱的经验。

2 工作面概况

9102工作面位于矿井西部，东接副井车场绕道，北部为未开采地区，工作面沿煤层倾向布置，推进长度为850 m，工作面采长为150 m，煤层厚度为2.4～2.6 m，平均厚度为2.5 m。煤层直接顶为石灰岩，厚度3.9 m，底板为泥岩，厚度为1 m。工作面里段（自切眼向外100 m）的煤层倾角为30°～25°，倾角平均为28°；工作面外段（自切眼100～850 m范围）的煤层倾角为9°～25°，倾角平均为14°。工作面上中部赋存1个陷落柱，陷落柱长轴为50 m，短轴为30 m。

3 技术研究与实践

3.1 解决工作面设备防滑、防倒问题的方法

3.1.1 防止刮板输送机上漂

工作面的下俯角越大，采煤机割煤后，煤帮侧积煤就越多，顶移刮板输送机工作时就会越困难。当顶移刮板输送机在工作中遇到困难时，工作人员需要进入煤帮清煤。由于刮板输送机的前俯角增大，在刮板输送机运转过程中，刮板输送机中的煤会向煤帮滑移，因此，刮板输送机上的运煤量较小。在清煤过程中，刮板输送机要正常运转。同时，由于刮板输送机倾角大，刮板链容易出槽伤人，所以，在实际操作过程中，采煤机下行单向割煤，机组一个方向割煤，机组过后不顶移刮板输送机，机组到端头后，反方向运行空刀装煤。

3.1.2 液压支架防倒、防滑

由于工作面倾角较大，支架重力沿煤层倾向的分力大于支架和底板的摩擦力，就会发生侧向移动，支架顶底板所受合力偏心，产生力矩就会使支架倾倒。

为了防止支架失稳，要提前将两端头“孤立支架”（在巷道内，前方无任何连接部位的支架）与工作面支架软连接，即从端头第一架开始逐架采用40T链条将其固定在立柱上组成的软连接，以实现交错连接（第一架与第三架，第二架与第四架），达到牵引防滑的目的。在支架移架时，牵拉装置暂时放松，当其到位后，先拉紧调正支架，再升架支撑顶板。根据移架步距，在支架前方新的支架位置处提前打好2根戗柱，拉架前用40T链条将新打设的单体戗柱柱根与“孤立支架”的推移杆连接在一起，然后再执行移架工作。移架前，要对戗柱进行二次注液。拉移液压支架时，工作人员要站在临架内操作，并采取带压擦顶移架的方式。

3.1.3 增强采煤机的稳定性

采取加大和加高采煤机帮侧滑靴的宽度和高度的方法，来减少采煤机的倾斜度。同时，有效防止了采煤机向煤帮侧滑移掉道的情况发生。

3.2 工作面过陷落柱技术

工作面过陷落柱技术主要包括以下几点：①工作面过陷落柱时，将工作面采高调整到1.8～2.0 m，以满足机组的最小通过高度，并留有一定的安全间隙。同时，采煤机行走的速度要控制在2 m/min以下。②过陷落柱段与非陷落柱段的刮板输送机要基本顺平、顺直，不能出现死弯、硬变坡度等情况。③陷落柱部分层位要根据上下两边的正常层位及时调整，保证陷落柱部分层位与上下两边的正常层位顺直。④过陷落柱间，要加强工作面支护的质量，支架初撑力不应小于24 MPa。采煤机后滚筒割过后，要及时带压擦顶移架，当顶板出现空洞时，可超前工作面一两排提前处理，以免平板梁架单体支柱支护，顶空时摆架接顶。⑤底板松软时，架垫板梁，板梁规格为：长×宽=2 200 mm×200 mm。当底板出现空洞时，要先用煤渣填充实，再架垫板梁。⑥工作面过陷落柱期间，当岩性为硬岩（灰岩）时，可采取放振动炮的方式处理，机组不得强硬截割，要减小对采煤机组造成的震动，提高设备运行的稳定性。

4 经济效益和社会效益

4.1 经济效益

9102回采工作面大倾角俯采过陷落柱的具体范围是自开切眼向外推进100 m。在此期间，共计回采原煤46 500 t（除去陷落柱范围），资金收入约530.6万元。

4.2 社会效益

在煤炭市场形势日益低迷、资源逐渐枯竭的大环境下，大倾角段的开采，有效地保证了资源的回收利用率，提高了员工的人均收入，使每名员工安居乐业、家庭和谐，为社会稳定作出了应有的贡献。

5 结论

相关研究和实践证明，在大倾角这种恶劣的地质条件下，采用大倾角回采技术，有效地减少和避免了因综合机械化开采所造成的煤炭损失，为过陷落柱技术在大倾角复杂地质条件下应用打下了坚实的基础。同时，这也为其他矿区类似条件下的煤层开采提供了一些有益的参照，积累了一定的经验和工作方法。特别是对煤炭资源枯竭，地质条件复杂、恶劣的矿井来说，这种方法具有一定的推广和应用价值。

〔编辑：白洁〕