大倾角综采工作面安全管理技术

程宝龙+李兴魁+朱光杰

摘 要：大倾角综采工作面的安全管理一直是制约矿井发展的一大难题。该文分析了大倾角综采工作面安全生产的制约因素及存在的主要问题，介绍了肥城矿业集团单县能源公司陈蛮庄煤矿3206大倾角综采工作面的回采实践，总结出关于回采工艺、设备防倒防滑、人员防护以及顶板管理等一套大倾角综采工作面安全管理的经验，为相似条件下采煤工作面的安全开采提供了重要参考和科学借鉴。

关键词：大倾角；综采工作面；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.083

在我国，大倾角煤层储量约占煤炭总储量的14.05%，其年产量占全国总产量的8%～10%，部分省（区、市）该类煤层的产量占比更大，如四川省煤炭产量的40%～50%来自于这类煤层，新疆45°以上煤层比重为83.80%，北京市为35.92%，这些煤层的安全高效回采一直是制约此类矿井发展的一大难题[1]。

1 概况

肥城矿业集团单县能源公司陈蛮庄煤矿位于山东省单县境内，井田面积25.693km2 ，矿井主采3煤，煤层厚度0.98～7.06m，平均3.49 m；煤层倾角18°～40°，平均32°。煤层酥软，易片帮，普氏硬度系数f=0.18；煤层直接顶、直接底均为泥岩，为典型的大倾角“三软煤层”（煤层顶底板情况如表1）。

矿井主采的3206综采工作面面长190m，走向长度1190m，埋深870m，装备ZY8000/20/43型两柱掩护式液压支架127架，支架最大控顶距5.4m，最小控顶距4.6m，支架宽度1.5m；选用MG400/930-WD型电牵引采煤机，截割功率2×400kW，截深0.8m；刮板输送机为SGZ800/500型中双链刮板输送机。该工作面采用走向长壁采煤法，综采一次采全高采煤工艺，全部垮落法管理顶板，采煤机下行割煤，上行牵机，上端部斜切进刀，循环进度0.8m。

2 制约大倾角工作面安全生产的主要因素

2.1 煤壁片帮、顶板抽冒

陈蛮庄煤矿煤层埋藏深、地压大，煤层顶板为泥岩，顶板破碎，垂直裂隙发育易垮落，煤层松软，开采过程中，经常出现片帮现象，片帮后顶板易漏冒，进而形成抽冒。

2.2 支架歪斜，挤架、咬架

工作面倾角大，拉架过程中，支架前梁易下斜，后部摆向溜尾，造成支架不垂直工作面，进而引发挤架、咬架。

2.3 飞矸伤人

大倾角工作面煤体片帮、顶板掉矸时，煤矸块会沿工作面向下滚落，且不断加速，形成飞矸，对设备及人员安全造成重大威胁。

2.4 设备下滑

大倾角工作面由于设备自身重力影响，在斜面上会产生一个沿斜面向下的分力，致使设备在推采过程中极易下滑。

2.5 支架歪架、倒架

工作面顶板发生漏冒时，因支架上方形成空頂，情况严重时，极易造成歪架、倒架，扶架、调架异常困难。

3 大倾角综采工作面安全管理措施

3.1 大倾角工作面防飞矸

（1）沿工作面倾向全面使用隔离网，将人行道与前方机道隔开，隔离网要沿倾斜方向依次相连，吊挂在工作面电缆槽外侧，隔离网上端吊挂在液压支架顶梁起吊孔内，与液压支架顶梁距离不大于0.5m；下端使用双股软绳或挂钩固定在电缆槽外侧的钢管上，固定点间距不大于1.5m[2]。

（2）隔离网使用麻绳或棕绳制作，绳径不小于15mm；网眼规格100×100mm。隔离网必须全面布置，网边沿倾向对接，并进行连接，连接点间距不大于0.2m，网与网之间搭接严密，隔离网必须拉平、展直保持一定的张紧力。

（3）隔离网应始终保持吊挂状态，不得随意摘开隔离网钩。特殊情况需要摘开隔离网吊挂钩时，必须停止采煤机、输送机运转，并停电闭锁；确保顶板、煤壁无危岩活矸，闭锁施工地点处支架操作把手，并设专人监护；摘开隔离网吊挂钩地点的上方严禁拉架、推溜等施工。

（4）工作面刮板输送机机道内每隔15m设置一道柔性挡矸皮带，其宽度不少于0.8米。挡矸皮子一端吊挂于支架上，另一端垂入输送机溜槽内，溜槽内拖拉挡煤皮子长度不少于1.5m，以缓冲输送机道内煤矸下滚时的冲击力。

（5）沿工作面机道每隔30m设置一道可伸缩走向全断面挡矸网，挡矸网上部用吊环穿在钢管上，钢管两端吊挂在液压支架顶梁起吊孔内，前后须两个吊挂点，挡矸网与液压支架顶梁间距不大于0.5m。

（6）工作面下出口正对转载机处靠下帮挡煤板必须加高，挡煤板至顶板用隔离网封闭，防止飞矸伤人，人员通过时必须将输送机闭锁并迅速通过。工作面正常生产期间，严禁任何人员正对输送机头作业或逗留。

（7）每班交接班期间，对全部防飞矸设施进行排查，若有损坏应立即进行修补或者更换。防飞矸设施不完好工作面严禁进行其它施工。

3.2 大倾角工作面防倒防滑

3.2.1 采煤机防滑

（1）采煤机停机时应选择坡度相对平缓的地段，并在采煤机下侧方向安设防滑销子。

（2）将采煤机制动系统检查、检修列入班检、日检重点内容，每班进行制动性能的检查确认，确保制动可靠。

（3）定期更换采煤机制动闸，明确更换周期，原则上不得超过两个月。

3.2.2 刮板输送机防滑

（1）采高大、顶板破碎不平易造成支架歪斜，支架歪斜易造成刮板输送机下滑，采取注高分子材料加固顶板，抬溜子、降采高等措施防止刮板输送机下滑。

（2）刮板输送机上窜下滑难以控制时，严格控制推溜和移架顺序，采用自下而上顺序推溜、自下向上移架的作业方式。可根据现场实际情况改变吃刀顺序，当发现刮板输送机有下滑现象时可调采溜头增大伪倾斜角度，可采用1：4的调采方式，即溜头推进4m，溜尾进1m，逐渐使运输机向溜尾侧迁移，减轻下滑幅度，缩小上下两端头的距离差，给工作面回采创造一个良好的施工环境。

（3）将工作面调成伪斜，调整支架“8”字环和推拉杆的摆动方向，增大刮板输送机下滑阻力。

（4）刮板输送机上窜严重时可适当调采溜尾并安排专人调架，改变架形，缩小架间间隙。根据工作面地质条件合理确定吃刀位置，调整伪倾斜角度。

3.2.3 支架防滑

（1）工作面支架侧护板每隔3-5架必须留有一定的合理间隙，在移架时注意调整支架的中心距，防止挤、咬、倒架现象。

（2）支架下滑或歪斜时，及时在该架顶梁下打设斜撑带帽单体支柱，在移架过程中对支架进行调整及时将支架扶正。

（3）支架侧护千斤顶要完好，移完支架后及时用侧护千斤顶配合调架千斤顶对支架进行调整，始终保持支架与煤壁垂直，保证刮板输送机、支架各成一条直线。

（4）正常回采期间严格控制工作面的采高（根据煤层厚度、起伏控制好采高，使之不超过支架最大支撑高度）。若工作面局部压力大，顶板破碎有漏顶时，必须停机进行维护，工作面顶板、煤壁支护必须要满足要求[3]。

（5）工作中严格执行带压擦顶移架。因工作面倾角较大，采取带压擦顶移架方式进行移架操作。移架时，先启动推移千斤顶，再逐渐让支架立柱卸载，使顶梁与顶板保持一定的支撑阻力，带压前移，以防止顶板出现明显松动，有效控制顶板。

（6）当支架有下滑迹象时，立即进行调架维护。防止刮板输送机下滑带动部分支架下滑，“8”字环和推拉杆尽量往溜尾方向倾斜。

（7）工作面下端头1#架位置处打设两棵趄柱支撑1#架的下行压力。

（8）保持下端头支架的稳定性，加强下端头1～5#架的支护强度，及时进行多次注液，保证支架初撑有力，确保支护质量，回采过程中尽量调整工作面的倾向坡度以使端头支架基本处于水平状态，以便控制整个工作面支架下滑。

3.2.4 人员防滑

（1）在每组支架人行道内踏板固定牢固可靠。同时沿全面倾斜方向在支架后立柱1.0m高处设置一道棕绳辅助人员上下。

（2）人员在准许进入、防护措施可靠的情况下，进入煤壁侧作业时，在作业地点人工形成一个平台，防止滑倒。

3.2.5 支架防倒

（1）支架侧护板必须始终处于伸出状态，防止架间流矸、漏煤造成顶板空顶，侧护板保持平齐，错茬不得超过其宽度的2/3。

（2）移架不准随意调整侧护板，保持支架中心距不变，控制支架在拉移过程中向下方滑动，充分发挥支架侧护板护顶、调架、防倒架的作用[4]。

（3）坚持带压擦顶移架，边移架边收回伸缩梁。及时调整支架倾斜、歪斜状态；移架后，持续供液3～5秒保证初撑力达到规定要求，并及时推出伸缩梁打开护帮板。

（4）每5组支架保证有一定的架间距，以便于调整侧护板，移架时本架侧护板打开，上方支架侧护板收回，以防支架下滑或倒架。

（5）发现支架有歪、倒、咬现象时，及时安排人员调架。调架要间隔调架，以免发生再次咬架、挤架现象。当刮板输送机出现下滑时，调架必须使支架后端往溜头方向偏移，前梁往溜尾方向偏移，当前梁吃载较大时可打设趄柱方便前梁往溜尾倾斜。当发生挤架现象，两组支架间没有间隙时，可调底座直至垂直溜子。每组支架必须保证有3°～5°的上仰角，保证支架不歪斜。

（6）对于工作面顶、底板不平，起伏较大处，采取适当的挑顶或落底的方法，以保证工作面平直，减少局部倾角，同时使支架的顶梁和底座能很好地与顶、底板接触，防止倒架[5]。

（7）割煤时，要将顶、底板割平，避免出现台阶，以增加支架的稳定性。

（8）在生产中支架顶梁要接顶严密，保证初撑有力。

3.3 大倾角工作面防片帮

（1）超前进行地质情况分析，断层带附近、顶板破碎带按最小控顶距管理顶板，采高控制在合理范围内。

（2）支架顶梁要和顶板平整接触，不得出现点接触或线接触现象，严禁接顶不实或空顶，防止顶板破碎漏空导致支架失稳。

（3）采煤机割煤过后，及时伸出伸缩梁、打开护帮板护帮。当操作跟不上采煤机时，应适当减慢采煤机的牵引速度或暂时停机。

（4）正确操作支架。在移架伸柱后，不得立即将升柱手把打回零位，保证足够的操作时间，达到额定的初撑力，保证支架的初撑力。充分利用支架的初撑力，及时有效地控制顶板下沉，控制煤壁片帮。

（5）在机组割煤移架后，立即伸出伸缩梁、打开护帮板。在机组割煤前，提前于采煤机 1～2 架才可将护帮板收起，使工作面煤壁始终在护帮板支撑下。

3.4 大倾角工作面面前作业准入制度

（1）人员严禁随意进入工作面机道，特殊情况下需进入工作面机道施工时应执行面前作业准入制度。进入面前作业，要严格控制作业人员数量，必须填写面前作业准入单。

（2）进入面前作业前，现场管理人员必须安排专人将采煤机、刮板输送机停电闭锁；支架伸缩梁、护帮板使用到位，然后进行敲帮问顶，确保顶板、煤壁无危岩活矸，并在机道施工地点以上3-10m范围内设置2道走向全断面柔性挡矸网，确认各项安全设施使用到位、面前不存在安全隐患后，现场方可签字准入；凡未经允许进入面前作业者一律视为违章。

（3）人员进入面前作业时，严禁操作施工地点上、下所有支架，闭锁此段支架操作把手，并关闭进液阀门；进入面前作业应提前清理好安全退路，确保人员在有危险时能够安全顺利撤出，现场必须安排有顶板管理经验的班组长、跟班副区长或安监员专职监护，一旦有险情，立即发出警号，施工人员立即撤到安全地点。

（4）面前作业准入单由安监员保存，升井后交安监部门存档备查。

4 结论

大倾角综采工作面普遍存在设备下滑、支架歪架、端面片帮、掉顶飞矸等事故现象，而工作面的顶板管理、设备完好、架形管理、三直一平、设备防滑及人员防护等是保证其能够安全生产的关键因素。通过陈蛮庄煤矿3206工作面的回采實践，总结出了保障大倾角工作面安全高效回采的方法和措施，并为相似条件下综采工作面的安全管理积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]蔡瑞春.大倾角煤层开采矿压特征及围岩控制技术研究[D].淮南：安徽理工大学，2009：3-4.

[2]孙绪富，沈登亮，桑胜涛.大倾角薄煤层复杂地质条件下综采技术研究[J].管理学家，2012（18）：488-489.

[3]胡全宏，邓新东，肖玉宏.大倾角综采工作面安全高效回采技术研究与实践应用[J].硅谷，2012（10）：114-116.

[4]牛学军，李帅，庆建.大采高大倾角综采工作面安全高效回采关键技术[J].煤，2011（z1）：33-34.

[5]胡焕良，赵吉诚，杨同鸟.国投新集一矿131105综采工作面大采高、大倾角开采实践与认识[J].科学咨询，2009（11）：1.

作者简介：程宝龙（1988-），男，河南漯河人，在职研究生，助理工程师，主要从事矿井生产技术工作。