大傾角綜采工作面安全管理技術(shù)

程寶龍+李興魁+朱光杰

摘 要：大傾角綜采工作面的安全管理一直是制約礦井發(fā)展的一大難題。該文分析了大傾角綜采工作面安全生產(chǎn)的制約因素及存在的主要問題，介紹了肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源公司陳蠻莊煤礦3206大傾角綜采工作面的回采實(shí)踐，總結(jié)出關(guān)于回采工藝、設(shè)備防倒防滑、人員防護(hù)以及頂板管理等一套大傾角綜采工作面安全管理的經(jīng)驗(yàn)，為相似條件下采煤工作面的安全開采提供了重要參考和科學(xué)借鑒。

關(guān)鍵詞：大傾角；綜采工作面；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.083

在我國，大傾角煤層儲量約占煤炭總儲量的14.05%，其年產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的8%～10%，部分?。▍^(qū)、市）該類煤層的產(chǎn)量占比更大，如四川省煤炭產(chǎn)量的40%～50%來自于這類煤層，新疆45°以上煤層比重為83.80%，北京市為35.92%，這些煤層的安全高效回采一直是制約此類礦井發(fā)展的一大難題[1]。

1 概況

肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源公司陳蠻莊煤礦位于山東省單縣境內(nèi)，井田面積25.693km2 ，礦井主采3煤，煤層厚度0.98～7.06m，平均3.49 m；煤層傾角18°～40°，平均32°。煤層酥軟，易片幫，普氏硬度系數(shù)f=0.18；煤層直接頂、直接底均為泥巖，為典型的大傾角“三軟煤層”（煤層頂?shù)装迩闆r如表1）。

礦井主采的3206綜采工作面面長190m，走向長度1190m，埋深870m，裝備ZY8000/20/43型兩柱掩護(hù)式液壓支架127架，支架最大控頂距5.4m，最小控頂距4.6m，支架寬度1.5m；選用MG400/930-WD型電牽引采煤機(jī)，截割功率2×400kW，截深0.8m；刮板輸送機(jī)為SGZ800/500型中雙鏈刮板輸送機(jī)。該工作面采用走向長壁采煤法，綜采一次采全高采煤工藝，全部垮落法管理頂板，采煤機(jī)下行割煤，上行牽機(jī)，上端部斜切進(jìn)刀，循環(huán)進(jìn)度0.8m。

2 制約大傾角工作面安全生產(chǎn)的主要因素

2.1 煤壁片幫、頂板抽冒

陳蠻莊煤礦煤層埋藏深、地壓大，煤層頂板為泥巖，頂板破碎，垂直裂隙發(fā)育易垮落，煤層松軟，開采過程中，經(jīng)常出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，片幫后頂板易漏冒，進(jìn)而形成抽冒。

2.2 支架歪斜，擠架、咬架

工作面傾角大，拉架過程中，支架前梁易下斜，后部擺向溜尾，造成支架不垂直工作面，進(jìn)而引發(fā)擠架、咬架。

2.3 飛矸傷人

大傾角工作面煤體片幫、頂板掉矸時，煤矸塊會沿工作面向下滾落，且不斷加速，形成飛矸，對設(shè)備及人員安全造成重大威脅。

2.4 設(shè)備下滑

大傾角工作面由于設(shè)備自身重力影響，在斜面上會產(chǎn)生一個沿斜面向下的分力，致使設(shè)備在推采過程中極易下滑。

2.5 支架歪架、倒架

工作面頂板發(fā)生漏冒時，因支架上方形成空頂，情況嚴(yán)重時，極易造成歪架、倒架，扶架、調(diào)架異常困難。

3 大傾角綜采工作面安全管理措施

3.1 大傾角工作面防飛矸

（1）沿工作面傾向全面使用隔離網(wǎng)，將人行道與前方機(jī)道隔開，隔離網(wǎng)要沿傾斜方向依次相連，吊掛在工作面電纜槽外側(cè)，隔離網(wǎng)上端吊掛在液壓支架頂梁起吊孔內(nèi)，與液壓支架頂梁距離不大于0.5m；下端使用雙股軟繩或掛鉤固定在電纜槽外側(cè)的鋼管上，固定點(diǎn)間距不大于1.5m[2]。

（2）隔離網(wǎng)使用麻繩或棕繩制作，繩徑不小于15mm；網(wǎng)眼規(guī)格100×100mm。隔離網(wǎng)必須全面布置，網(wǎng)邊沿傾向?qū)?，并進(jìn)行連接，連接點(diǎn)間距不大于0.2m，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接嚴(yán)密，隔離網(wǎng)必須拉平、展直保持一定的張緊力。

（3）隔離網(wǎng)應(yīng)始終保持吊掛狀態(tài)，不得隨意摘開隔離網(wǎng)鉤。特殊情況需要摘開隔離網(wǎng)吊掛鉤時，必須停止采煤機(jī)、輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并停電閉鎖；確保頂板、煤壁無危巖活矸，閉鎖施工地點(diǎn)處支架操作把手，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)；摘開隔離網(wǎng)吊掛鉤地點(diǎn)的上方嚴(yán)禁拉架、推溜等施工。

（4）工作面刮板輸送機(jī)機(jī)道內(nèi)每隔15m設(shè)置一道柔性擋矸皮帶，其寬度不少于0.8米。擋矸皮子一端吊掛于支架上，另一端垂入輸送機(jī)溜槽內(nèi)，溜槽內(nèi)拖拉擋煤皮子長度不少于1.5m，以緩沖輸送機(jī)道內(nèi)煤矸下滾時的沖擊力。

（5）沿工作面機(jī)道每隔30m設(shè)置一道可伸縮走向全斷面擋矸網(wǎng)，擋矸網(wǎng)上部用吊環(huán)穿在鋼管上，鋼管兩端吊掛在液壓支架頂梁起吊孔內(nèi)，前后須兩個吊掛點(diǎn)，擋矸網(wǎng)與液壓支架頂梁間距不大于0.5m。

（6）工作面下出口正對轉(zhuǎn)載機(jī)處靠下幫擋煤板必須加高，擋煤板至頂板用隔離網(wǎng)封閉，防止飛矸傷人，人員通過時必須將輸送機(jī)閉鎖并迅速通過。工作面正常生產(chǎn)期間，嚴(yán)禁任何人員正對輸送機(jī)頭作業(yè)或逗留。

（7）每班交接班期間，對全部防飛矸設(shè)施進(jìn)行排查，若有損壞應(yīng)立即進(jìn)行修補(bǔ)或者更換。防飛矸設(shè)施不完好工作面嚴(yán)禁進(jìn)行其它施工。

3.2 大傾角工作面防倒防滑

3.2.1 采煤機(jī)防滑

（1）采煤機(jī)停機(jī)時應(yīng)選擇坡度相對平緩的地段，并在采煤機(jī)下側(cè)方向安設(shè)防滑銷子。

（2）將采煤機(jī)制動系統(tǒng)檢查、檢修列入班檢、日檢重點(diǎn)內(nèi)容，每班進(jìn)行制動性能的檢查確認(rèn)，確保制動可靠。

（3）定期更換采煤機(jī)制動閘，明確更換周期，原則上不得超過兩個月。

3.2.2 刮板輸送機(jī)防滑

（1）采高大、頂板破碎不平易造成支架歪斜，支架歪斜易造成刮板輸送機(jī)下滑，采取注高分子材料加固頂板，抬溜子、降采高等措施防止刮板輸送機(jī)下滑。

（2）刮板輸送機(jī)上竄下滑難以控制時，嚴(yán)格控制推溜和移架順序，采用自下而上順序推溜、自下向上移架的作業(yè)方式?？筛鶕?jù)現(xiàn)場實(shí)際情況改變吃刀順序，當(dāng)發(fā)現(xiàn)刮板輸送機(jī)有下滑現(xiàn)象時可調(diào)采溜頭增大偽傾斜角度，可采用1：4的調(diào)采方式，即溜頭推進(jìn)4m，溜尾進(jìn)1m，逐漸使運(yùn)輸機(jī)向溜尾側(cè)遷移，減輕下滑幅度，縮小上下兩端頭的距離差，給工作面回采創(chuàng)造一個良好的施工環(huán)境。

（3）將工作面調(diào)成偽斜，調(diào)整支架“8”字環(huán)和推拉桿的擺動方向，增大刮板輸送機(jī)下滑阻力。

（4）刮板輸送機(jī)上竄嚴(yán)重時可適當(dāng)調(diào)采溜尾并安排專人調(diào)架，改變架形，縮小架間間隙。根據(jù)工作面地質(zhì)條件合理確定吃刀位置，調(diào)整偽傾斜角度。

3.2.3 支架防滑

（1）工作面支架側(cè)護(hù)板每隔3-5架必須留有一定的合理間隙，在移架時注意調(diào)整支架的中心距，防止擠、咬、倒架現(xiàn)象。

（2）支架下滑或歪斜時，及時在該架頂梁下打設(shè)斜撐帶帽單體支柱，在移架過程中對支架進(jìn)行調(diào)整及時將支架扶正。

（3）支架側(cè)護(hù)千斤頂要完好，移完支架后及時用側(cè)護(hù)千斤頂配合調(diào)架千斤頂對支架進(jìn)行調(diào)整，始終保持支架與煤壁垂直，保證刮板輸送機(jī)、支架各成一條直線。

（4）正?；夭善陂g嚴(yán)格控制工作面的采高（根據(jù)煤層厚度、起伏控制好采高，使之不超過支架最大支撐高度）。若工作面局部壓力大，頂板破碎有漏頂時，必須停機(jī)進(jìn)行維護(hù)，工作面頂板、煤壁支護(hù)必須要滿足要求[3]。

（5）工作中嚴(yán)格執(zhí)行帶壓擦頂移架。因工作面傾角較大，采取帶壓擦頂移架方式進(jìn)行移架操作。移架時，先啟動推移千斤頂，再逐漸讓支架立柱卸載，使頂梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移，以防止頂板出現(xiàn)明顯松動，有效控制頂板。

（6）當(dāng)支架有下滑跡象時，立即進(jìn)行調(diào)架維護(hù)。防止刮板輸送機(jī)下滑帶動部分支架下滑，“8”字環(huán)和推拉桿盡量往溜尾方向傾斜。

（7）工作面下端頭1#架位置處打設(shè)兩棵趄柱支撐1#架的下行壓力。

（8）保持下端頭支架的穩(wěn)定性，加強(qiáng)下端頭1～5#架的支護(hù)強(qiáng)度，及時進(jìn)行多次注液，保證支架初撐有力，確保支護(hù)質(zhì)量，回采過程中盡量調(diào)整工作面的傾向坡度以使端頭支架基本處于水平狀態(tài)，以便控制整個工作面支架下滑。

3.2.4 人員防滑

（1）在每組支架人行道內(nèi)踏板固定牢固可靠。同時沿全面傾斜方向在支架后立柱1.0m高處設(shè)置一道棕繩輔助人員上下。

（2）人員在準(zhǔn)許進(jìn)入、防護(hù)措施可靠的情況下，進(jìn)入煤壁側(cè)作業(yè)時，在作業(yè)地點(diǎn)人工形成一個平臺，防止滑倒。

3.2.5 支架防倒

（1）支架側(cè)護(hù)板必須始終處于伸出狀態(tài)，防止架間流矸、漏煤造成頂板空頂，側(cè)護(hù)板保持平齊，錯茬不得超過其寬度的2/3。

（2）移架不準(zhǔn)隨意調(diào)整側(cè)護(hù)板，保持支架中心距不變，控制支架在拉移過程中向下方滑動，充分發(fā)揮支架側(cè)護(hù)板護(hù)頂、調(diào)架、防倒架的作用[4]。

（3）堅(jiān)持帶壓擦頂移架，邊移架邊收回伸縮梁。及時調(diào)整支架傾斜、歪斜狀態(tài)；移架后，持續(xù)供液3～5秒保證初撐力達(dá)到規(guī)定要求，并及時推出伸縮梁打開護(hù)幫板。

（4）每5組支架保證有一定的架間距，以便于調(diào)整側(cè)護(hù)板，移架時本架側(cè)護(hù)板打開，上方支架側(cè)護(hù)板收回，以防支架下滑或倒架。

（5）發(fā)現(xiàn)支架有歪、倒、咬現(xiàn)象時，及時安排人員調(diào)架。調(diào)架要間隔調(diào)架，以免發(fā)生再次咬架、擠架現(xiàn)象。當(dāng)刮板輸送機(jī)出現(xiàn)下滑時，調(diào)架必須使支架后端往溜頭方向偏移，前梁往溜尾方向偏移，當(dāng)前梁吃載較大時可打設(shè)趄柱方便前梁往溜尾傾斜。當(dāng)發(fā)生擠架現(xiàn)象，兩組支架間沒有間隙時，可調(diào)底座直至垂直溜子。每組支架必須保證有3°～5°的上仰角，保證支架不歪斜。

（6）對于工作面頂、底板不平，起伏較大處，采取適當(dāng)?shù)奶繇敾蚵涞椎姆椒?，以保證工作面平直，減少局部傾角，同時使支架的頂梁和底座能很好地與頂、底板接觸，防止倒架[5]。

（7）割煤時，要將頂、底板割平，避免出現(xiàn)臺階，以增加支架的穩(wěn)定性。

（8）在生產(chǎn)中支架頂梁要接頂嚴(yán)密，保證初撐有力。

3.3 大傾角工作面防片幫

（1）超前進(jìn)行地質(zhì)情況分析，斷層帶附近、頂板破碎帶按最小控頂距管理頂板，采高控制在合理范圍內(nèi)。

（2）支架頂梁要和頂板平整接觸，不得出現(xiàn)點(diǎn)接觸或線接觸現(xiàn)象，嚴(yán)禁接頂不實(shí)或空頂，防止頂板破碎漏空導(dǎo)致支架失穩(wěn)。

（3）采煤機(jī)割煤過后，及時伸出伸縮梁、打開護(hù)幫板護(hù)幫。當(dāng)操作跟不上采煤機(jī)時，應(yīng)適當(dāng)減慢采煤機(jī)的牽引速度或暫時停機(jī)。

（4）正確操作支架。在移架伸柱后，不得立即將升柱手把打回零位，保證足夠的操作時間，達(dá)到額定的初撐力，保證支架的初撐力。充分利用支架的初撐力，及時有效地控制頂板下沉，控制煤壁片幫。

（5）在機(jī)組割煤移架后，立即伸出伸縮梁、打開護(hù)幫板。在機(jī)組割煤前，提前于采煤機(jī) 1～2 架才可將護(hù)幫板收起，使工作面煤壁始終在護(hù)幫板支撐下。

3.4 大傾角工作面面前作業(yè)準(zhǔn)入制度

（1）人員嚴(yán)禁隨意進(jìn)入工作面機(jī)道，特殊情況下需進(jìn)入工作面機(jī)道施工時應(yīng)執(zhí)行面前作業(yè)準(zhǔn)入制度。進(jìn)入面前作業(yè)，要嚴(yán)格控制作業(yè)人員數(shù)量，必須填寫面前作業(yè)準(zhǔn)入單。

（2）進(jìn)入面前作業(yè)前，現(xiàn)場管理人員必須安排專人將采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)停電閉鎖；支架伸縮梁、護(hù)幫板使用到位，然后進(jìn)行敲幫問頂，確保頂板、煤壁無危巖活矸，并在機(jī)道施工地點(diǎn)以上3-10m范圍內(nèi)設(shè)置2道走向全斷面柔性擋矸網(wǎng)，確認(rèn)各項(xiàng)安全設(shè)施使用到位、面前不存在安全隱患后，現(xiàn)場方可簽字準(zhǔn)入；凡未經(jīng)允許進(jìn)入面前作業(yè)者一律視為違章。

（3）人員進(jìn)入面前作業(yè)時，嚴(yán)禁操作施工地點(diǎn)上、下所有支架，閉鎖此段支架操作把手，并關(guān)閉進(jìn)液閥門；進(jìn)入面前作業(yè)應(yīng)提前清理好安全退路，確保人員在有危險時能夠安全順利撤出，現(xiàn)場必須安排有頂板管理經(jīng)驗(yàn)的班組長、跟班副區(qū)長或安監(jiān)員專職監(jiān)護(hù)，一旦有險情，立即發(fā)出警號，施工人員立即撤到安全地點(diǎn)。

（4）面前作業(yè)準(zhǔn)入單由安監(jiān)員保存，升井后交安監(jiān)部門存檔備查。

4 結(jié)論

大傾角綜采工作面普遍存在設(shè)備下滑、支架歪架、端面片幫、掉頂飛矸等事故現(xiàn)象，而工作面的頂板管理、設(shè)備完好、架形管理、三直一平、設(shè)備防滑及人員防護(hù)等是保證其能夠安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。通過陳蠻莊煤礦3206工作面的回采實(shí)踐，總結(jié)出了保障大傾角工作面安全高效回采的方法和措施，并為相似條件下綜采工作面的安全管理積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡介：程寶龍（1988-），男，河南漯河人，在職研究生，助理工程師，主要從事礦井生產(chǎn)技術(shù)工作。