厚煤层大角度仰采综采工作面回采技术研究

文/许 崇 王 威 周其鹏（淮北矿业集团袁店一井煤矿）

顶板管理是综采工作面管理的重点、难点问题。为了利于顶板管理，工作面设计常呈煤层走向推进、倾向下山方向推进，但受地质条件、采区布局、经济因素影响，综采工作面有时需要呈仰采布置。随着角度增大，顶板管理难度越大，从而也带来设备管理等系列问题。

一、工作面概况

1.工作面基本情况

1032 工作面位于一水平103 采区东部，南靠近五沟杨柳断层(倾角 55°～70°，落差140～325m)保护煤柱线，北与 BF6 断层（倾角 55°～70°，落差 0～20m）相邻，东至中藕池村庄压煤线，西接103 采区三条大巷。地面标高+25.4～+28.1m，工作面标高-830.2～-714.3m。走向长454m，倾斜长 113～153m，平均 133m。煤厚 2.8～5.4m，平均4.33m。煤层倾角9°～24°，平均13°。

工作面采用综合机械化开采，采煤机型号MG650/1620-WD，运输机型号SGZ1000/1400，液压支架ZZ11000-25.5/56。工作面初次来压步距为24m，周期来压步距为14m。

2.工作面回采难点

煤壁掉顶现象。煤壁受重力作用影响，上部易超前片帮，顶板破碎和翻煤顶地段易出现掉顶现象。

运输机及煤机角度控制。运输机溜槽倾斜角度大，煤机在运输机齿轨上牵引行走，煤机滚筒倾斜，滚筒不能有效刹底、不能有效挑顶。煤机角度与支架角度不一致时会出现滚筒截割到伸缩梁的现象，增大设备管理难度。

支架仰角控制。支架推移滑块连接在运输机上，运输机角度大，推移滑块则角度大。当推移滑块上仰抵在支架龙门架下沿时则达到推移滑块上仰最大角度，限制运输机上抬幅度。另外，当支架仰采角度达到一定数值时，支架重心后移，拉架时支架底座前移量比顶梁前移量大，造成支架顶梁移不到位。

采煤机装煤。当煤机倾斜角度大于30°时，割煤时落煤随着滚筒向运输机外甩出至挡煤板以外，影响装煤效果，制约生产，产生安全隐患；同时需要安排人员清理，增大用工成本。

转载机拉移。当角度大于24°时，自移式转载机靠自身推移千斤顶不能实现转载机的拉移。

二、大角度仰采施工及跟煤顶施工举措

1.大角度仰采施工

防片帮掉顶。一是降低采高，根据10 煤硬度、工作面构造裂隙发育情况，结合回采50m 经验，煤层采高控制在3.5m，煤层较稳定，不易出现大范围片帮；二是当煤壁出现片帮时，采用长度2.4m 玻璃钢锚杆配合塑网及皮带条进行封帮；三是当空顶宽度超过300mm 时，顶板使用螺纹钢锚杆配合钢带进行支护。

运输机及煤机角度控制。割煤时控制好刹底量，原则上保证运输机倾斜角度与煤层角度一致。抵运输机后，利用支架伸缩梁千斤顶配合链条吊运输机老塘侧，下部垫道木，以减少运输机溜槽上仰角度，进而减少煤机倾斜程度，使煤机在运输机上走平，保证滚筒能正常割煤。

支架仰角控制。支架角度要与运输机溜槽角度一致，保持同一平面。拉架前在支架底座下垫道木，使支架保证一定仰角向前移动。移架时用单体支柱配合拉架，以保证顶梁移动量与底座移动量一致。

2.跟煤顶施工

图1 架棚平面图

图2 运输机角度控制示意图

煤顶、掉顶段架棚。采用DW40－250/110X 单体支柱配合工字钢的方式，一梁两柱一架两棚进行支护，棚距800mm±50mm；工字钢搭接支架顶梁200mm，采用板皮、木料、塑网过顶；采用长度2.4m 玻璃钢锚杆配合塑网及皮带条进行封帮。中柱配合4m 半圆木一梁四柱走向布置。架棚段使用锚索梁固定工字钢，距离煤壁0.5m 位置布置一排锚索梁，即锚索梁垂直工字钢布置。距离伸缩梁前端200mm 处使用工字钢梁配合夹板及螺丝进行延接联棚。支架降架时，工字钢起到连锁作用，保证降架本架上方顶板稳定。下一轮架棚，每根工字钢用2 块夹板配合4 颗螺丝与上一轮工字钢进行延接。架棚工字钢梁角度控制在30°～35°。角度过大超过运输机及支架爬坡极限，会导致架棚角度大于工作面设备角度，造成采高越来越大，不能有效循序渐进跟顶。割煤之后煤壁下部护帮板支护不到的地方使用玻璃钢锚杆配合塑网及皮带条进行封帮。架棚平面图见图1。

三机配套管理。包括运输机角度控制和支架推移滑块与运输机关系。

运输机角度控制采取的方法是在运输机老塘侧下方垫规格相同的道木。道木厚度与运输机倾斜角度关系为β=arcsin[(Lsinα-h1)/L]。

其中：α为降前角度，β为降后角度，L为运输机溜槽宽度，h1为运输机老塘侧下方垫道木的高度，参见图2。

支架推移滑块与运输机关系。运输机老塘侧下方垫道木高度受支架推移滑块倾斜角度与龙门架间距的限制。

运输机垫木料高度h1=asinθ，支架底座垫木料高度h2=(a-b)sinθ

图3 垫道木高度计算图

其中：a为支架推移滑块长度，b为推移滑块伸出龙门架长度，参见图3。

3.生产管理

割煤期间采煤机滚筒必须留底回采以保证正常提车，根据三机配套管理要求严格控制提车幅度。

割煤后抵运输机，摘掉支架伸缩梁千斤顶，用千斤顶配合链条以齿轨为起吊点起吊运输机老塘侧，然后在运输机溜槽下方垫木料以减小溜槽仰角，保证采煤机顺利牵引、挑顶、提车和装煤。

三、结论

1032 工作面地质条件复杂，面内断层异常区不断，最大角度24°的大角度仰采。我们通过不断的摸索、优化支护形式及参数，逐步形成了一套行之有效的方案，安全顺利实现跟煤顶回采，积累了宝贵的经验，可为矿区今后大角度仰采工作面施工提供借鉴。