大倾角仰采综放工作面开采技术研究

倪少军

摘要： 随着矿井开采深度的增加，矿井主采煤层已回采结束，矿井产量随之降低，为保证矿井产量，更大限度的将矿井储量开采出来，需要对矿井主采煤层的边角煤进行回采，由此增加矿井效益，节约资源。但回采边角煤工作面布置不能按照正常工作面沿煤层走向布置，因此会给设备配套及工作面回采带来很多不利因素。大倾角仰采技术的有效应用能够实现原煤回采量增加，从而能够实现理想的经济效益。本文针对工作面在仰采过程中所存在问题进行分析并提出相应对策。

Abstract： With the increase of mine mining depth， the main mining seam of mine has been completed and the mine output is reduced. To guarantee the output of mine and to mine the mine reserves to a greater extent， it is necessary to mine the corner of the main coal seam of the mine. Coal mining， thereby increasing the efficiency of mines and saving resources. However， the coal mining face of the coal mining face cannot be arranged along the coal seam along the normal working face， so it will bring a lot of unfavorable factors to equipment support and working face recovery. The effective application of high-angle mining technology can increase the recovery of raw coal， so as to achieve the desired economic benefits. This paper analyzes the problems existing in the process of raising the working face and proposes corresponding countermeasures.

关键词：大倾角；综采工作面；仰采技术

Key words： large dip angle；fully mechanized mining face；mining technique

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）26-0167-03

0 引言

枣泉煤矿110201（Ⅱ）综放工作面以北为11采区三条井筒，东侧为110201工作面回风巷，南侧为110201工作面与110203工作面回撤通道、西侧为110203工作面皮带巷。110201（II）工作面回风巷和胶带运输巷道沿110201、110203工作面倾向布置，因此形成工作面回采成平均角度约15°仰采。工作面配套MG750/1910-WD型交流变频电牵引采煤机、SGZ1000/2×855型中双链刮板输送机、SZZ1350/525型中双链转载输送机、DSJ140/300/3×630型胶带输送机。使用ZF13000/25/43D四柱双伸缩支撑掩护式低位放顶煤液压支架、ZFG13000/25/43D型过渡支架、ZFP13000/26/40D型排头架、ZT25000/25/40D型端头支架等联合支护工作面顶板。工作面在回采过程中存在的以下难点。

①对于大倾角仰采工作面在回采过程中采煤机机身容易向老塘侧倾斜，采煤机在截割时容易截割到支架前梁。②大倾角仰采工作面在截割过程中煤璧易发生大面积片帮。③随着工作面回采，工作面支架与后部刮板输送机之间的位置发生变化，后部刮板输送机的位置很难达到最佳放煤位置需要。

1 大倾角仰采工作面关键技术研究

通过对枣泉煤矿110201（II）工作面回采，对回采过程中存在的难点问题总结出了相应对策。

1.1 预防采煤机割支架前梁方案

枣泉煤矿110201（II）工作面，最大仰采角度18°，平均仰采角度大约15°，根据工作面三机配套图，以工作面支架高度4.1m计算，当工作面支架高度达到4.1m时，采煤机爬坡幅度为5°，当坡度大于5°时，采煤机后仰幅度过大将截割到支架顶梁。只有当支架与刮板机同时爬坡且爬坡坡度一致时，采煤机能正常挑顶而不割顶梁，由于工作面仰采平均坡度15°，采煤机司机把握不了留底量和挑顶量，导致工作面频繁出现采煤机割支架顶梁的现象，针对这一状况，我们采取了两种改革方案用于预防此类事故的发生，具体措施如下：

方案1：刮板机下垫枕木

此措施主要是在前部刮板机靠近老塘侧使用枕木将刮板机老塘侧抬高，使用枕木规格为1200×150×150mm，以最大爬坡18°计算，当工作面仰角为18°时，每截割一个循环（以865mm计）工作面底板抬高267mm，此时挑顶幅度必须大于267mm且支架爬坡达到18°，采煤机在下一循环不会割支架顶梁。根据这一状况，我队采取利用Φ26mm大链、21.2T蝴蝶结配合支架升降顶梁的方式将前部刮板机老塘侧提起，在前部刮板机老塘侧刮板机下垫枕木，每节刮板槽下采用两根规格为1200×150×150mm的枕木人為的将刮板机垫平，从而确保采煤机在割煤时不出现后仰现象，避免采煤机割顶梁，同时能最大限度的提高挑顶量，确保工作面采高。

方案2：将普通十字头更换为加长十字头

工作面支架配套十字头眼距为300mm，当刮板机最大步距推移到位，但工作面留底过大或挑顶幅度不够时，工作面仍会出现采煤机割顶梁的现象。根据这一状况，我们在工作面51#-65#支架采用眼距为700mm的加长十字头替换支架配套十字头，刮板机推移到位后超前支架顶梁约400mm，从而确保采煤机在下行割煤时不割支架顶梁。

使用配套十字头时工作面支架端面距为595mm，采煤机上翘5°时，工作面支架端面距为107mm；使用加长十字头时工作面支架端面距为995mm，采煤机上翘5°时，工作面支架端面距为493mm。结合现场实际使用情况，工作面在正常回采和周期来压时，工作面煤壁、顶板都比较完整，没有发生大面积片帮和顶板破碎现象。工作面的顶板处于可控制范围。

两种方案对比：

方案1主要优点是避免出现采煤机割顶梁的现象，确保正常生产。缺点是：在垫设过程中，人员需进入前部刮板输送机内将刮板输送机与支架进行连接，仰采工作面片帮煤较多，人员进入架前存在极大的安全隐患，而且在生产过程中，需停机后方可对刮板机进行垫设，从而占用了较多的生产时间，降低开机率，生产效率低，材料费消耗大。

方案2的主要优点是：在材料费上相比于刮板机下垫设枕木节省较多，且为一次性投入，损耗较小。安全方面，加长十字头的使用，避免了人员进入架前起吊刮板机及垫设枕木，大大减少了片帮伤人的几率。同时不用停机垫刮板机，提高了工作面开机率和生产效率，工作面正规循环数逐步提升至6个循环。缺点是：人为加长工作面支架与刮板机之间的间距，导致支架顶梁控顶距不能满足正常需求，当支架拉移到位后，需将支架伸缩梁打出，用于控制顶板。

1.2 煤璧片帮支护

当工作面仰采时，随着仰采角度的增大，煤璧上方也发生了变化，在缓倾斜煤层开采时，煤璧整体垂直于底板，底部煤体可对上方煤体起到一定的支护作用，当工作面仰采时煤璧整体与底板形成夹角，底部煤体对上部煤体无法形成有效支护，造成上部煤体片落。因此为了有效控制仰采工作面煤璧片帮，液压支架选型时要充分考虑到这一因此，要及时有效的对煤璧进行支护。在结构设计上要选用可伸缩的伸缩梁机构及可旋转的护帮机构，在采煤机截割后及时伸出伸缩梁，翻转护帮板，防止片帮。操作人员要在采煤机截割过后第一时间跟架，减小空顶距，对顶板形成有效支护。

1.3 放顶煤问题的分析

对于缓倾斜煤层，顶煤跨落时可与底板垂直，而仰采工作面顶底板与水平线形成一定夹角，顶煤跨落时较缓倾斜煤层更靠后，后部刮板输送机按照正常安装位置，顶煤落下后无法进入刮板输送机槽体内，为达到理想放煤状态必须采取措施。我矿110201（II）采取增加拉后溜链环长度，使后部刮板输送机位置相对靠后，以达到理想的放煤效果。

原配置拉后溜选用为？覫34*126型圆环链，链环节距为126mm，链环为19环，拉后溜长度（L3）为：

L3=126*19=2394mm（不包含链盒内链环）

改造后：

由于110201（II）工作面沿走向平均坡度为15°，故工作面支架与水平位置之间角度为15°（如图3所示）。

由图看出，当支架与水平线之間成15°夹角时，落煤点发生变换，通过在图上做垂线可以得出，当支架与水平线支架成15°夹角时，落煤点向老唐方向移动距离为240mm。

由以上推论可以得出，当工作面支架与水平线之间成15°夹角时，落煤点向工作面老塘方向移动240mm，因此可以得出应选择的拉后溜链条长度（L）为：

L=L3+240=2394+241=2635mm

故选用的链环数量为：N=2635/126≈21

故当工作面支架与水平线之间成15°夹角时，使用？覫34*126型圆环链作为拉后溜链条时，因选用数量为21环（不包括链盒内链环）。

1.4 其他方面问题

电气平台改造：工作面在胶带运输机机尾处安装电气平台，用于防止电气设备及电缆由于胶带运输巷倾角大，局部达到16°，导致电气平台推移困难。针对这种情况，在机巷电气平台前方安装一台绞车，使用绞车配合皮带自移机尾向前推移电气平台，但在电气平台过程中还存在频繁发生电气平台小车脱轨现象。为此通过现场试验，在2节电气平台中间连接板上加焊定位耳座，有效防止了推移电气平台时错位脱轨。

工作面支架脚踏板垫设：仰采工作面支架行人处形成走向坡度，行人容易滑倒，尤其是在早班检修过程中，在工作面抬运物料，存在极大的安全隐患，针对于这点，将支架脚踏板进行改进，将支架脚踏板抬起后，在支架脚踏板靠近采空区侧进行加工，支架脚踏板成水平状态的同时，防止人员行走时滑到。

自制快速清煤器：刮板输送机在使用过程中需定期对刮板螺栓进行紧固，但是由于刮板的螺栓沉孔均被煤泥堵住，套筒无法套入螺帽内，需要人工清理，效率大大降低，同时人员在紧固螺栓时长时间的待在机道内，存在一定安全隐患。检修人员自行研制螺孔快速清煤装置，利用风动工具进行清理，提高了检修效率。

2 结论

通过对大倾角仰采工作面开采技术的应用实践，使得110201（II）工作面回采更加安全高效，为今后相同条件工作面的回采总结了经验，增加了矿井产量，减少资源浪费，有效增加了矿井效益。

参考文献：

[1]戴绍诚.高产高效综合机械化采煤技术与装备[M].煤炭工业出版社.

[2]李锋.现代采掘机械[M].煤炭工业出版社.