阳城煤矿1315双倾斜大倾角综放工作面回采工艺实践研究

董桂锋 屈庆龙 李伦坦

（济矿鲁能煤电股份有限公司，山东济宁 272073）

煤矿开采过程中的大倾角综放工作面一直是开采的难点，虽然科学技术进步促使回采工艺流程更加规范，但在部分回采流程中依然存在工艺问题，导致工作面作业环境受到威胁，回采难度加大，生产、安全问题突出。本文以1315双倾斜大倾角综放工作面回采实践为研究，全面考虑开采设备、地质结构以及支护等问题，提出工艺优化措施，有效的解决了阳城煤矿1315双倾斜大倾角综放工作面回采问题。

1.项目概述

济宁能源阳城煤矿1315工作面位于该矿一采区南翼，预计煤炭采出量90余万吨，工作面可回采长度456m，面长141m～165m，两顺槽平均俯角-25°（局部-31°），是该矿建矿以来最大的双倾斜工作面，也是国内少有的大倾角双倾斜工作面。1315综采放顶煤工作面煤层埋藏深度在-440m～-720m，工作面回采的3煤厚度大，煤层及顶板层理发育，内生裂隙较多，随着工作面推进，顶煤及顶板能够及时垮落。综合煤层开采技术条件及煤层赋存特征，采煤方法为综采放顶煤一次采全高走向长壁后退式采煤法[1]。确定采煤高度为2.8m，放煤高度4.4m，即采放比为1:1.57，放煤采用0.8m放煤步距、一刀一放的放煤方式。

2.阳城煤矿1315双倾斜大倾角综放工作面回采关键工艺

2.1 1315双倾斜工作面采煤机防滑措施

MG500/1130-WD交流电牵引采煤机重约70t，牵引力450kN～820kN，在煤层平均倾角为28°的1315工作面，采煤机防滑是安全管理的重点之一，再加上工作面俯斜开采，机身前倾问题严重，如何平衡采煤机下滑和前倾问题成为制约1315工作面高产高效的主要因素。阳城煤矿通过反复研究实验，最终采取在上、下平行滑靴处焊接3cm高强度耐磨板的方式将机身抬高，解决MG500/1130-WD交流电牵引采煤机因前倾造成滑靴、销轨轮、销排之间的不平衡受力，同时机身抬高降低了上、下滚筒与煤壁之间异常摩擦力，极大地减少了机组销轨轮、滑靴、销排损坏的事故率。为了防止机组下滑，对机组增设大扭矩液压制动器。大扭矩液压制动器由外壳、活塞、内/外摩擦片、高强度弹簧、螺栓、密封圈等组成，机组静止状态下制动力矩达到1240N·m，机组运行期间的动制动力矩达到960N·m，理论计算静制动安全系数达到7.50，动制动系数达到3.86，满足1315双倾斜工作面开采紧急制动的要求。

2.2 解决大倾角顺槽皮带停机后，皮带重载在惯性力作用下下滑等问题

鉴于皮带顺槽运输角度大、安全管理难度大的现状，为保证回采期间皮带运行稳定可靠，对1315双倾斜工作面采用煜泰变频皮带机，并在皮带架上方加装金属挡矸网和缓冲皮子，有效解决了大坡度下山25°皮带运行不稳定、洒煤问题[2]。变频皮带机工作原理为：采用无谐波高压变频装置的矢量控制技术构成高性能交流调速装置实现对大倾角皮带输送机的驱动和控制。该变频技术能够可靠的应用于大倾角、长距离恒转矩带式输送，提供足够的启动转矩，过载能力强，尤其对于1315双倾斜顺槽皮带运输可以实现轻载/空载、重载等工况条件下的软启动、软停车，全过程解决SSJ1200/2/1×315kW型皮带运输机驱动电机间的功率平衡和速度同步问题，同时满足可调节验带速度的需要，变频技术在大倾角皮带运输机的应用降低了快速启动、重载启动、重载停车过程对电气系统的冲击，更有效地避免了煤矸洒落问题，防止重载工况下异常停车，皮带下滑造成的叠带问题。煜泰变频皮带机能够有效抑制皮带动态张力波对胶带造成的伤害，延长皮带使用寿命，保证运煤安全性和稳定性。

2.3 解决工作面放顶煤液压支架防倒、防滑问题

因地质构造影响，切眼部分地段留有底煤，给初采带来了很大的困难。为尽快使支架、溜槽适应煤层角度，该矿及时采取措施，采用快速刹刀降采高、人工卧底压柱推溜的方法，在3刀之内将溜槽角度从+10°变为-25°，并采用在支架前梁与主顶梁上方打木垛的方法使支架接实顶板，解决俯采工作面支架前梁与煤层顶板线接触问题，提高了顶板支护质量，避免顶板支护作用面积小导致的顶板过早离层破坏问题，配合前、后分体侧护板的使用，有效避免了顶板冒落导致1315双倾斜大倾角综放工作面支架倾倒问题[3]。

优化放顶煤支架底调千斤顶结构和设置位置，优化后的底调千斤顶安装在支架底座上侧，增加底调千斤顶的长度（约50%），放顶煤支架下滑后依靠下方支架底调千斤顶，本架放顶煤支架底调千斤顶处于零位状态，减小了以前由于设置在放顶煤支架下侧处于伸出状态调节支架下滑而操作放顶煤支架前移过程中的阻力，此时下方邻架放顶煤支架的底调千斤顶只受轴向力作用，大大降低了底调千斤顶由于支架前移的同时调节支架下滑所受侧向力过大而损坏的概率，延长了地条千斤顶的使用寿命，下滑调节效果更好。优化放顶煤支架底调千斤顶连接耳板的结构，有原有的圆形孔优化为椭圆孔，提升底调千斤顶的适应能力，实现底调千斤顶前调、后调、整体调节的功能，而且前、后底调千斤顶可以分别动作，显著提高了放顶煤支架对底调千斤顶动作的需要，极大地解决了放顶煤支架下滑问题。

2.4 增加支架、延接刮板输送机工艺

随着推采的进行，工作面逐渐变长，由此带来增加综放支架、延接刮板输送机的问题，科学确定增加支架位置和数量（回采期间共需增加15架综放支架）和提高刮板输送机延接效率，保证施工安全，阳城煤矿制定了详细的技术措施，以保证支架、溜槽提前运输到位为基础，对施工人员进行专业培训，强调施工危险预知的同时，提升作业人员操作技能，保证了1315双倾斜大倾角综放工作面增加综放支架、延接刮板输送机作业高效、安全进行。

3.结语

综上所述，双倾斜大倾角综放工作面回采需要率先调查了解工作面的实际情况，掌握工作面的地质信息结构，并且明确煤层状态和顶底板状态，从而分析出开采工艺中可能会遭遇的技术问题，有针对性的做好预防措施，且制定规范性的操作流程，避免出现工作偏差，营造安全生产环境，解决支架倾倒及下滑、采煤机前倾问题。利用三维地震勘探资料分析处对阳城煤矿1315双倾斜大倾角综放工作面回采影响大的6条正断层做到提前预知，制定针对性措施，减少对回采的影响。

通过阳城煤矿1315双倾斜大倾角综放工作面回采关键工艺研究提升了双倾斜大倾角工作面回采率，为阳城煤矿积累双倾斜大倾角综放工作面回采经验，增加煤炭回收90余万吨，为企业创效，同时为山东省特定煤炭覆存条件下的双倾斜大倾角综放回采工艺提出创新性举措，对于双倾斜工作面回采具有较高的指导意义。