大傾角復(fù)雜不穩(wěn)定煤層綜采工作面仰采開采技術(shù)

王延閣，黃鋼輝，彭永波

平頂山天安煤業(yè)股份有限公司五礦，河南 平頂山 467091

綜采工作面頂板、支架、運輸機的管理是綜采技術(shù)管理的關(guān)鍵，特別是在大傾角極復(fù)雜不穩(wěn)定煤層仰采開采過程中，頂板、支架、運輸機管理不合理，會造成頂板事故和機電事故，從而降低原煤產(chǎn)量，提高材料消耗。因此對大傾角極復(fù)雜不穩(wěn)定煤層綜采工作面仰采開采技術(shù)研究，對實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效具有現(xiàn)實意義。

1 工作面概況

己16-17-22260采面為五礦二水平己二擴大采區(qū)西翼第三個區(qū)段的綜采工作面，上鄰的己16-17-22240采面和下鄰己16-17-22280采面已回采結(jié)束，該形成孤島工作面。煤層傾角10°～27°，平均19°；煤厚為0.8m～6.8m，平均煤厚為4.2m；采面走向長度為560m，傾斜長度為120m，工作面標(biāo)高-416m～-464m，垂深528m～572m；基本頂為細(xì)粒砂巖；直接頂為砂質(zhì)泥巖；偽頂為炭質(zhì)泥巖；直接底為泥巖；老底為砂質(zhì)泥巖；該采面回采的己16-17煤層為煤與瓦斯突出煤層。

2 工作面初采情況

己16-17-22260采面共揭露斷層2條走向正斷層，落差分別為8m和10m，由于受兩條斷層影響采面中間形成一個背斜構(gòu)造，局部傾角最大達(dá)到35度以上，同時煤層上抬，該采面在回采中一直處于仰采。在初采過程中頂板控制、煤壁片幫、支架調(diào)整、保證運輸機、采煤機的正常運轉(zhuǎn)等問題嚴(yán)重制約了采面的推進(jìn)度，影響礦井實現(xiàn)安全高產(chǎn)高效的目標(biāo)。

3 仰采頂板控制

大傾角復(fù)雜不穩(wěn)定煤層仰采開采過程中，工作面受仰采角度作用，頂板將產(chǎn)生向采空區(qū)方向的沿層面的分力，在此沿層面的分力的作用下，頂板懸臂巖層將向采空區(qū)方向移動，頂板極易出現(xiàn)裂隙和加劇破碎，冒落的頂板矸石，涌向采空區(qū)，并將沿頂端推向采空區(qū)。同理，煤壁的水平位移量也會增大，導(dǎo)致煤壁片幫，煤壁側(cè)無支護(hù)距離（面積）增大，更加促使近煤壁處頂板的下沉及破碎，使頂板維護(hù)條件惡化。

1）調(diào)整采面?zhèn)蝺A斜

使工作面與地質(zhì)構(gòu)造帶的夾角變小，從而減少地質(zhì)構(gòu)造在采面大范圍的揭露，降低頂板破碎地段揭露時間，防止應(yīng)力集中，造成漏頂事故。（1）采用調(diào)采工作面下部的方法降低工作面仰采角度，調(diào)采比例為 1∶3，即機頭進(jìn) 1 刀，機尾進(jìn) 3刀；（2）工藝流程為：采煤機下端頭斜切進(jìn)刀一移輸送機一順序移架一割煤一順序移輸送機一順序移架—返刀下行。

2）防止頂板漏頂

綜采工作面頂板控制使采面管理中的重要環(huán)節(jié)，當(dāng)采面遇地質(zhì)構(gòu)造、老空區(qū)等，頂板破碎，應(yīng)力集中，嚴(yán)重制約采面正規(guī)循環(huán)作業(yè)和威脅安全生產(chǎn)。防止頂板漏頂發(fā)生，可以提高生產(chǎn)力和降低安全事故的重要措施。（1）頂板鋪設(shè)金屬網(wǎng)，用扎絲聯(lián)牢；（2）拉超前支架，采面支架在非移煤壁區(qū)輸送機時均處于前置支護(hù)狀態(tài)，確保伸出支架前探梁端面距不大于0.2m；（3）斷層影響區(qū)域超前放炮護(hù)頂使用直徑大于180mm圓木作梁，DZ-25型單體液壓支柱作腿扶梯形棚控制頂板。

3）防止煤壁片幫

綜采工作面煤壁片幫是造成頂板事故的主要原因，煤壁片幫使頂板失去了重力方向的支撐力，造成壓力前移，應(yīng)力集中，導(dǎo)致頂板斷裂，最后形成頂板漏頂。（1）仰采坡度大于15°時，控制采高3.0m ～3.3m，過斷層及頂板破碎時采高控制在2.8m～3.0m；（2）采面支架非割煤期間，全部打開護(hù)幫板，護(hù)緊煤壁；（3）沿煤壁打設(shè)背幫單體柱 ，其間橫放半圓木，防止片幫；（4）采煤機割煤時使用遙控操作，操作人員距采煤機滾筒3m～5m，防止片幫煤傷人；（5）破碎頂板煤壁區(qū)輔助打木錨桿固幫。

4）防止支架在仰采時后傾、倒架、下滑

工作面在仰采坡度大于15°或揭露斷層等地質(zhì)構(gòu)造時，局部頂板會突然掉頂或上抬時，移支架、抬支架架腳比較困難，促使工作面循環(huán)進(jìn)度降低，造成動壓區(qū)前移至煤壁，煤壁側(cè)切頂，煤墻片幫、頂板掉頂，直接威脅人員進(jìn)入煤墻的作業(yè)安全。（1）現(xiàn)場將200mm厚的方木料墊于支架底座箱后部，增大支架走向摩擦力；（2）移架時帶壓擦頂，先升前立柱，再升后立柱，支架前頂梁與頂板呈面接觸，嚴(yán)禁出現(xiàn)線接觸，確保支架的穩(wěn)定性；（3）借助側(cè)護(hù)板帶壓移架；（4）移架后側(cè)護(hù)板全部伸出，使支架在傾向上有傾向作用力穩(wěn)定支架；（5）歪斜支架在頂梁下補打單體戧柱輔助移架；（6）嚴(yán)格執(zhí)行移架順序，堅持從工作面下部向上移架順序；（7）移支架時為了防止剛移支架處于初撐力階段與頂板的摩擦阻力小，容易造成支架后傾、倒架及下滑等，因此采取間隔移架方式；（8）支架推移到位后及時升起支架，達(dá)到初撐力要求，防止支架后傾下滑。

5）防止工作面刮板輸送機、采煤機下滑

在大傾角工作面，受重力及工作面坡度影響，極容易造成刮板運輸機下滑，運輸機下滑使支架的推移千斤頂與運輸機的連接裝置徑向力增大，造成設(shè)備損壞，同時消減支架推移千斤頂?shù)妮S向力，使運輸機推不到位置。（1）防止刮板輸送機向采空區(qū)側(cè)滑動造成進(jìn)刀不夠，每次移輸送機后間隔5架支架推移千斤頂打至推位；（2）防止傾向下滑，無法運煤，采煤機割煤后，由機頭向上單向移輸送機，移輸送機時輔助使用戧柱防滑；（3）工作面仰采坡度大于15°時，采用分段集中移架移運輸機；（4）移運輸機前使用專用大鏈逐段吊起運輸機中部槽，在中部槽下墊入專用木楔，有效抬起運輸機中部槽，使運輸機抬起幅度與頂板保持一致。

4 大傾角復(fù)雜不穩(wěn)定煤層仰采開采注意事項

1）采面嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求施工，必須達(dá)到“三平一直”；2）采面移支架、推移運輸機必須堅持從工作面下部向上部移架和推移運輸機；3）采面過斷層、裂隙、老空區(qū)等地質(zhì)構(gòu)造時要加強頂板管理、工程質(zhì)量管理及設(shè)備管理。

5 結(jié)論

1）通過對大傾角復(fù)雜不穩(wěn)定煤層仰采開采技術(shù)研究，工作面原煤產(chǎn)量大幅度的提升，平均月單產(chǎn)提高了2.0萬t；

2）采取各種措施有效的控制了刮板運輸機的下滑；降低頂板漏頂事故，防止了支架仰采時后傾及倒架保證了采面的正規(guī)循環(huán)；

3）通過對大傾角復(fù)雜不穩(wěn)定煤層仰采開采技術(shù)研究與實施，提高了工作面的原煤產(chǎn)量和安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了安全高產(chǎn)高效，同時為平煤股份五礦開采同類煤層積累了技術(shù)經(jīng)驗。

[1]徐永圻.采礦學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.