厚煤層大角度仰采綜采工作面回采技術研究

文/許 崇 王 威 周其鵬（淮北礦業(yè)集團袁店一井煤礦）

頂板管理是綜采工作面管理的重點、難點問題。為了利于頂板管理，工作面設計常呈煤層走向推進、傾向下山方向推進，但受地質條件、采區(qū)布局、經(jīng)濟因素影響，綜采工作面有時需要呈仰采布置。隨著角度增大，頂板管理難度越大，從而也帶來設備管理等系列問題。

一、工作面概況

1.工作面基本情況

1032 工作面位于一水平103 采區(qū)東部，南靠近五溝楊柳斷層(傾角 55°～70°，落差140～325m)保護煤柱線，北與 BF6 斷層（傾角 55°～70°，落差 0～20m）相鄰，東至中藕池村莊壓煤線，西接103 采區(qū)三條大巷。地面標高+25.4～+28.1m，工作面標高-830.2～-714.3m。走向長454m，傾斜長 113～153m，平均 133m。煤厚 2.8～5.4m，平均4.33m。煤層傾角9°～24°，平均13°。

工作面采用綜合機械化開采，采煤機型號MG650/1620-WD，運輸機型號SGZ1000/1400，液壓支架ZZ11000-25.5/56。工作面初次來壓步距為24m，周期來壓步距為14m。

2.工作面回采難點

煤壁掉頂現(xiàn)象。煤壁受重力作用影響，上部易超前片幫，頂板破碎和翻煤頂?shù)囟我壮霈F(xiàn)掉頂現(xiàn)象。

運輸機及煤機角度控制。運輸機溜槽傾斜角度大，煤機在運輸機齒軌上牽引行走，煤機滾筒傾斜，滾筒不能有效剎底、不能有效挑頂。煤機角度與支架角度不一致時會出現(xiàn)滾筒截割到伸縮梁的現(xiàn)象，增大設備管理難度。

支架仰角控制。支架推移滑塊連接在運輸機上，運輸機角度大，推移滑塊則角度大。當推移滑塊上仰抵在支架龍門架下沿時則達到推移滑塊上仰最大角度，限制運輸機上抬幅度。另外，當支架仰采角度達到一定數(shù)值時，支架重心后移，拉架時支架底座前移量比頂梁前移量大，造成支架頂梁移不到位。

采煤機裝煤。當煤機傾斜角度大于30°時，割煤時落煤隨著滾筒向運輸機外甩出至擋煤板以外，影響裝煤效果，制約生產(chǎn)，產(chǎn)生安全隱患；同時需要安排人員清理，增大用工成本。

轉載機拉移。當角度大于24°時，自移式轉載機靠自身推移千斤頂不能實現(xiàn)轉載機的拉移。

二、大角度仰采施工及跟煤頂施工舉措

1.大角度仰采施工

防片幫掉頂。一是降低采高，根據(jù)10 煤硬度、工作面構造裂隙發(fā)育情況，結合回采50m 經(jīng)驗，煤層采高控制在3.5m，煤層較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)大范圍片幫；二是當煤壁出現(xiàn)片幫時，采用長度2.4m 玻璃鋼錨桿配合塑網(wǎng)及皮帶條進行封幫；三是當空頂寬度超過300mm 時，頂板使用螺紋鋼錨桿配合鋼帶進行支護。

運輸機及煤機角度控制。割煤時控制好剎底量，原則上保證運輸機傾斜角度與煤層角度一致。抵運輸機后，利用支架伸縮梁千斤頂配合鏈條吊運輸機老塘側，下部墊道木，以減少運輸機溜槽上仰角度，進而減少煤機傾斜程度，使煤機在運輸機上走平，保證滾筒能正常割煤。

支架仰角控制。支架角度要與運輸機溜槽角度一致，保持同一平面。拉架前在支架底座下墊道木，使支架保證一定仰角向前移動。移架時用單體支柱配合拉架，以保證頂梁移動量與底座移動量一致。

2.跟煤頂施工

圖1 架棚平面圖

圖2 運輸機角度控制示意圖

煤頂、掉頂段架棚。采用DW40－250/110X 單體支柱配合工字鋼的方式，一梁兩柱一架兩棚進行支護，棚距800mm±50mm；工字鋼搭接支架頂梁200mm，采用板皮、木料、塑網(wǎng)過頂；采用長度2.4m 玻璃鋼錨桿配合塑網(wǎng)及皮帶條進行封幫。中柱配合4m 半圓木一梁四柱走向布置。架棚段使用錨索梁固定工字鋼，距離煤壁0.5m 位置布置一排錨索梁，即錨索梁垂直工字鋼布置。距離伸縮梁前端200mm 處使用工字鋼梁配合夾板及螺絲進行延接聯(lián)棚。支架降架時，工字鋼起到連鎖作用，保證降架本架上方頂板穩(wěn)定。下一輪架棚，每根工字鋼用2 塊夾板配合4 顆螺絲與上一輪工字鋼進行延接。架棚工字鋼梁角度控制在30°～35°。角度過大超過運輸機及支架爬坡極限，會導致架棚角度大于工作面設備角度，造成采高越來越大，不能有效循序漸進跟頂。割煤之后煤壁下部護幫板支護不到的地方使用玻璃鋼錨桿配合塑網(wǎng)及皮帶條進行封幫。架棚平面圖見圖1。

三機配套管理。包括運輸機角度控制和支架推移滑塊與運輸機關系。

運輸機角度控制采取的方法是在運輸機老塘側下方墊規(guī)格相同的道木。道木厚度與運輸機傾斜角度關系為β=arcsin[(Lsinα-h1)/L]。

其中：α為降前角度，β為降后角度，L為運輸機溜槽寬度，h1為運輸機老塘側下方墊道木的高度，參見圖2。

支架推移滑塊與運輸機關系。運輸機老塘側下方墊道木高度受支架推移滑塊傾斜角度與龍門架間距的限制。

運輸機墊木料高度h1=asinθ，支架底座墊木料高度h2=(a-b)sinθ

圖3 墊道木高度計算圖

其中：a為支架推移滑塊長度，b為推移滑塊伸出龍門架長度，參見圖3。

3.生產(chǎn)管理

割煤期間采煤機滾筒必須留底回采以保證正常提車，根據(jù)三機配套管理要求嚴格控制提車幅度。

割煤后抵運輸機，摘掉支架伸縮梁千斤頂，用千斤頂配合鏈條以齒軌為起吊點起吊運輸機老塘側，然后在運輸機溜槽下方墊木料以減小溜槽仰角，保證采煤機順利牽引、挑頂、提車和裝煤。

三、結論

1032 工作面地質條件復雜，面內斷層異常區(qū)不斷，最大角度24°的大角度仰采。我們通過不斷的摸索、優(yōu)化支護形式及參數(shù)，逐步形成了一套行之有效的方案，安全順利實現(xiàn)跟煤頂回采，積累了寶貴的經(jīng)驗，可為礦區(qū)今后大角度仰采工作面施工提供借鑒。