急傾斜綜采采煤方法及工藝設(shè)計(jì)研究

葉 旭

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，中國(guó) 重慶 400000）

1　煤層賦存情況

本礦區(qū)位于桌子山背斜的東翼，受區(qū)域構(gòu)造控制，本區(qū)煤系地層呈單斜構(gòu)造，井田的煤層賦存區(qū)所含煤組自上而下編號(hào)為 2、3、4、5、6號(hào)共 5個(gè)煤組， 煤層賦存穩(wěn)定，屬中厚煤層及厚煤層，井田內(nèi)煤層傾角45°～60°。

2煤組含4層煤及數(shù)層煤線，2-2上煤層為可采煤層，平均厚2.64m。3煤組含4層煤及數(shù)層煤線，可采煤層為 3-1、3-3上兩層，3-1煤層平均厚 6.55m，3-3上煤層平均厚3.71m。4煤組含3層煤及數(shù)層煤線，可采煤層為 4-1、4-2、4-3三層，4-1煤層平均 3.33m。4-2煤層平均厚2.34m，4-3煤層平均厚2.44m。5煤組：含5煤層，煤層厚度平均厚4.98m。6煤組含6煤層，平均厚 8.02m。

煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，次為砂巖。本礦為瓦斯礦井，煤塵按有爆炸危險(xiǎn)性設(shè)計(jì)，煤層按容易自燃設(shè)計(jì)。

2　研究技術(shù)背景

四川華鎣山廣能集團(tuán)嘉華機(jī)械有限責(zé)任公司，歷經(jīng)30年，發(fā)展成為從事開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)大傾角、急傾斜綜采液壓支架、端頭支架及開(kāi)采技術(shù)的專業(yè)性公司，位于四川廣安華鎣市。該公司研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZJ系列支撐掩護(hù)式液壓支架及端頭支架，填補(bǔ)了支護(hù)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)空白，成功解決了 40°～65°急傾斜煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采存在的巨大困難，通過(guò)國(guó)家科技成果鑒定，技術(shù)水平為國(guó)際領(lǐng)先 、國(guó)內(nèi)先進(jìn)。產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)通過(guò)ISO9001：2000國(guó)際質(zhì)量管理體系認(rèn)證，取得國(guó)家煤安認(rèn)證。

圖1　急傾斜綜采工作面主要設(shè)備布置示意圖

3　采煤方法

（1）4m 以下煤層 （2-2 上、3-3 上、4-1、4-2、4-3）采用急傾斜綜采，該采煤方法采用液壓支架支護(hù)頂板，支護(hù)強(qiáng)度高，支架易于操作，工作環(huán)境好，效率高，產(chǎn)量大，但設(shè)備投資較大，操作人員技術(shù)水平要求高。

四川廣能集團(tuán)綠水洞煤礦在1997年開(kāi)始進(jìn)行大傾角綜采試驗(yàn)（煤層傾角在 35°～52o之間），經(jīng)過(guò)兩年的試驗(yàn)于1999年取得圓滿成功，該項(xiàng)目經(jīng)專家評(píng)定，其技術(shù)“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)”，并因技術(shù)含量高獲四川省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。目前大傾角綜采在全國(guó)推廣，在黑龍江雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)，攀枝花集團(tuán)花山煤礦等進(jìn)行了成功運(yùn)用。急傾斜綜采采煤機(jī)及液壓支架屬四川廣能集團(tuán)嘉華公司專利產(chǎn)品，在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)須廠家根據(jù)煤層的實(shí)際賦存狀況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，并派專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)支架的使用與工作面的管理，使之達(dá)到正常生產(chǎn)。

急傾斜綜采工作面主要設(shè)備布置如圖1所示。

（2）4m及以上煤層 （3-1、5、6煤層） 采用急傾斜綜采放頂煤采煤法，該采煤方法適用于急傾斜厚煤層的開(kāi)采，回風(fēng)順槽沿煤層底板布置，運(yùn)輸順槽沿煤層頂板布置，運(yùn)輸順槽布置在煤層頂板，工作面接近下運(yùn)輸順槽段，工作面傾角逐步減緩，降低工作面下部支架之間相互作用力，防止工作面下部的支架倒架，便于工作面下部支架的管理，急傾斜綜放采煤工作面布置示意圖如2所示。采用綜采放頂煤采煤法，機(jī)械化程度高，回收率高，產(chǎn)量大，安全可靠。甘肅華亭煤業(yè)集團(tuán)東峽煤礦已成功利用該采煤方法。

圖2　急傾斜綜放采煤工作面布置示意圖

4　采煤工藝

采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，采煤機(jī)采用斜切進(jìn)刀方式。工作面一次性采全高。采煤機(jī)向下割煤(上行收浮煤)，割穿風(fēng)巷、機(jī)巷煤幫。由于工作面傾角較大，煤落后會(huì)自動(dòng)往下溜，此時(shí)刮板輸送機(jī)能起到緩沖煤炭下溜的作用。

工作面支護(hù)設(shè)備為急傾斜支撐掩護(hù)式液壓支架，支架之間相互作用，形成一個(gè)整體，移架時(shí)，架子通過(guò)頂?shù)装宓姆醋饔昧鸵簤褐Ъ艿恼w支撐力固定，支架與支架之間通過(guò)架間液壓調(diào)節(jié)器控制，防止下滑，一架接一架的完成，上架控制下架進(jìn)行鄰架操作。

5　急傾斜綜采配套設(shè)備應(yīng)用研究主要特點(diǎn)

安全可靠：支架之間設(shè)置擋矸裝置、人行梯步的設(shè)計(jì)，每隔5架安設(shè)架間推拉擋矸門，架間擋矸裝置平時(shí)均處于擋矸狀態(tài)；割煤時(shí)，擋矸板提前于前滾筒打開(kāi)，待后滾筒經(jīng)過(guò)后立即關(guān)閉；架間擋矸板人員通過(guò)時(shí)打開(kāi)，經(jīng)過(guò)后關(guān)閉。上、下出口管理全部采用端頭液壓支架，降低了上下出口頂板的安全風(fēng)險(xiǎn)。

機(jī)械化程度高：綜采液壓支架、下端頭液壓支架配合使用，對(duì)工作面配套設(shè)備整體防倒防滑效果顯著；頂板支護(hù)、設(shè)備推移為一體，全部實(shí)現(xiàn)液壓控制，效率高、速度快，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備之間協(xié)調(diào)性好，設(shè)備檢修少，開(kāi)機(jī)率高，工作面生產(chǎn)能力有保障。防倒、防滑措施：工作面下端頭使用組合端頭支架，反向支撐工作面液壓支架，有效防止端頭支架傾斜或歪倒。

6　工作面設(shè)備選型

按照采高范圍、煤層傾角、頂?shù)装孱悇e，綜采工作面選擇滾筒式采煤機(jī)及其配套設(shè)備。但是由于該礦煤層厚度變化較大，一套設(shè)備難以滿足煤層賦存條件要求，因此設(shè)計(jì)考慮中厚煤層設(shè)備和厚煤層設(shè)備，為降低初期投資成本，設(shè)計(jì)配備投產(chǎn)時(shí)生產(chǎn)設(shè)備，今后揭露厚煤層厚，按煤層賦存條件，大于4m的煤層采用放頂煤開(kāi)采。

【參考文獻(xiàn)】

［1］張先塵,錢鳴高.中國(guó)采煤學(xué)[M].煤炭工業(yè)出版社,2003.5.

［2］曹允偉,王春城等.煤礦開(kāi)采方法[M].煤炭工業(yè)出版社.2005.

［3］周邦遠(yuǎn),綠水洞煤礦大傾角煤層綜采實(shí)踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2002(9).

［4］徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1999.8.