大倾角条件下长切眼工作面回采研究与实践

郭志林

(潞安化工集团有限责任公司，山西 长治 046204)

余吾煤矿为缓解矿井衔接矛盾，降低万吨掘进率，实现资源效益最大化，推广实施了“集约布置、加大拉长”的矿井新规划，重点优化各采区综采工作面的布置，推广采用 “长切眼工作面”，调整采区内工作面布置数量，减少工作面之间煤柱损失，将S5206工作面布置为长切眼工作面。

1 工程背景

1.1 工作面概况

S5206工作面切眼斜距300 m，巷道长度1 805 m，煤厚平均6.10 m，工业储量459万t，是余吾矿切眼最长的一个综采工作面，同时该工作面也是余吾矿建矿以来倾角最大的一个工作面，该工作面煤层倾角0～18.5°，平均倾角约10°。S5206工作面装备197组ZF8000/20/38中间架，6组ZFG9600/23/38端头尾支架，支架前后各安装1部SGZ960/2×855刮板输送机，采煤机型号为MGTY400/930-WD，设备均呈重型化。

1.2 矿压特点

根据国内外煤矿开采经验，综采工作面大倾角条件下回采时，矿压显现一般为沿切眼倾斜方向中部偏上矿压显现最明显，最上部分次之，下段最小。工作面顶板冒落后的矸石形成上虚下实的态势，对顶板的支撑作用力下段切眼明显大于上段，顶板周期来压步距也呈沿工作面倾斜方向有明显的分段特征，老顶来压周期上部要比下部早，老顶来压的强度上部也比下部大。大倾角长切眼工作面顶板对支架倾倒影响显著增加，支架受力更加复杂，大溜和采煤机受自重下滑更加严重。

2 设备改造及巷道硬化

2.1 支架防倒防滑改造

倾斜工作面支架底座与底板呈线接触，支架自重及底板岩石受压破碎滑动容易引起支架下滑、倾倒。通过改造支架底座，在支架底座焊接三角箱体，使底座与底板呈面接触。在端头架和端尾架分别安装防倒油缸，防倒油缸通过转轴、连接环将上一组支架的顶梁与下一组支架的底座连接为一体，确保两端头的稳定性。中间架在每组支架底座前端安装调架千斤顶，每隔十组支架在最后一组支架顶梁、后连杆上，安装一组调架千斤顶配合防倒链条连接相邻支架，防止支架倾倒下滑。

2.2 防止大溜下窜改造

大溜机头、机尾存在高差，容易使大溜发生下窜，最终导致下端头行人出口宽度不够，上端头大溜远离巷道，采煤机割不透煤墙。通过在前后溜机尾加装大链、防滑千斤顶，将大溜机尾和煤墙外帮进行固定，对大溜形成一个上拉的力，阻止大溜的下滑。

2.3 防止采煤机下滑改造

切眼倾角过大，采煤机上行期间容易打滑，下行期间容易掉道。在采煤机的机组内腔增加一备用变频器，驱动方式改为一拖二，增加采煤机上行时的行走动力。采煤机选用加强型履带，机组加装抱闸装置，当采煤机发生下滑时，可以及时打开抱闸，阻止采煤机下滑。

2.4 巷道硬化

提前对胶巷巷道底板进行硬化，硬化长度要求从切眼往外不小于350 m，巷道硬化后巷道净高保证不低于3.1 m。巷道硬化后，切眼下端底板整体性提高，可大大提高底板对支架底座的抗挤压性，不会因巷道底板挤压变形造成底鼓。

3 回采工艺的创新

3.1 伪斜回采

切眼开始回采的时候，首先进行调斜，将工作面布置成伪斜，要求胶顺比回顺始终超前7～10 m。采用伪倾斜回采一方面可以减缓工作面倾角，另一方面可以避开因工作面安装时，支架安装超出巷道中线，安全出口较窄的问题，切眼调斜后充分保障了安全出口的宽度。

3.2 下行割煤

由于工作面坡度较大，采煤机向机尾方向截割时，上行阻力增加，行走困难，因此，必须对采煤工艺进行改善，最终采用从机尾向机头方向回采割煤、从机头向机尾方向返空刀的单向割煤工艺。采用单向割煤工艺后，采煤机下行割煤时，煤体给滚筒的反作用力会传递到大溜，极大地减缓大溜的下缓。

3.3 上行推溜

采用从机头向机尾的顶溜顺序，由于工作面存在倾角，可以使大溜产生向上的位移量，从而补偿了大溜的下滑量。因为推溜与移架顺序、割煤方向相反，进而增加了大溜防滑机构的防滑作用。

4 保障支护质量

4.1 机头机尾联网

为便于机头机尾三角区及转载机机尾处的顶板管理，分别沿排头架、排尾架及相邻10组正规架平行于工作面铺设双层经纬网，增强顶板整体完整性，可以有效防止顶板漏矸导致支架倾斜和摆架时架间空隙漏矸造成大范围漏顶事故。

4.2 带压移架

所有支架均带压擦顶移架，支架注液加压升起顶梁接顶后，为保证支架初撑力合格，要继续保持3～5 s的供液时间。支架下降推移支架时,降架高度不得低于邻近上方支架侧护板,防止出现拉移支架时倒架、垛架现象。推移支架要求紧跟采煤机前滚筒，尽量减少空顶时间。严格控制每组支架的移架时间，避免因移架过程中，支架长时间不接顶而发生歪斜、倾倒。移架后，侧护板之间不能出现明显错差(大于300 mm)。

4.3 及时调架

回采期间，每班要及时调整支架，充分利用移架过程调整支架状态和间距。支架不正或有倾倒趋势时,要通过伸缩支架侧护板来实现支架方向的调整,也可采用单体液压支柱辅助进行调架,调架时采用远距离供液。在坡度较大的区域拉架前，要求朝向机头方向支架靴下支垫600 mm长道木，从而达到扶正支架的目的。

随着余吾煤矿开采条件的变化，大倾角长切眼工作面将会越来越多，如何将此种赋存条件下的工作面安全、快速的回采完毕，是该矿采掘技术必须攻克的一道课题。通过S5206工作面的回采，余吾煤矿总结出了一套适合本矿的大倾角条件下长切眼工作面回采管理技术，为今后回采类似条件下工作面提供了可借鉴的经验，余吾煤矿复杂地质条件下的工作面布置将不再是个难题。S5206工作面的成功回采，必将推动余吾矿采煤工作面回采技术得到极大提升，矿井可采储量将大大增加，从而实现矿井的可持续发展。