大傾角條件下長切眼工作面回采研究與實(shí)踐

郭志林

(潞安化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 長治 046204)

余吾煤礦為緩解礦井銜接矛盾，降低萬噸掘進(jìn)率，實(shí)現(xiàn)資源效益最大化，推廣實(shí)施了“集約布置、加大拉長”的礦井新規(guī)劃，重點(diǎn)優(yōu)化各采區(qū)綜采工作面的布置，推廣采用 “長切眼工作面”，調(diào)整采區(qū)內(nèi)工作面布置數(shù)量，減少工作面之間煤柱損失，將S5206工作面布置為長切眼工作面。

1 工程背景

1.1 工作面概況

S5206工作面切眼斜距300 m，巷道長度1 805 m，煤厚平均6.10 m，工業(yè)儲(chǔ)量459萬t，是余吾礦切眼最長的一個(gè)綜采工作面，同時(shí)該工作面也是余吾礦建礦以來傾角最大的一個(gè)工作面，該工作面煤層傾角0～18.5°，平均傾角約10°。S5206工作面裝備197組ZF8000/20/38中間架，6組ZFG9600/23/38端頭尾支架，支架前后各安裝1部SGZ960/2×855刮板輸送機(jī)，采煤機(jī)型號為MGTY400/930-WD，設(shè)備均呈重型化。

1.2 礦壓特點(diǎn)

根據(jù)國內(nèi)外煤礦開采經(jīng)驗(yàn)，綜采工作面大傾角條件下回采時(shí)，礦壓顯現(xiàn)一般為沿切眼傾斜方向中部偏上礦壓顯現(xiàn)最明顯，最上部分次之，下段最小。工作面頂板冒落后的矸石形成上虛下實(shí)的態(tài)勢，對頂板的支撐作用力下段切眼明顯大于上段，頂板周期來壓步距也呈沿工作面傾斜方向有明顯的分段特征，老頂來壓周期上部要比下部早，老頂來壓的強(qiáng)度上部也比下部大。大傾角長切眼工作面頂板對支架傾倒影響顯著增加，支架受力更加復(fù)雜，大溜和采煤機(jī)受自重下滑更加嚴(yán)重。

2 設(shè)備改造及巷道硬化

2.1 支架防倒防滑改造

傾斜工作面支架底座與底板呈線接觸，支架自重及底板巖石受壓破碎滑動(dòng)容易引起支架下滑、傾倒。通過改造支架底座，在支架底座焊接三角箱體，使底座與底板呈面接觸。在端頭架和端尾架分別安裝防倒油缸，防倒油缸通過轉(zhuǎn)軸、連接環(huán)將上一組支架的頂梁與下一組支架的底座連接為一體，確保兩端頭的穩(wěn)定性。中間架在每組支架底座前端安裝調(diào)架千斤頂，每隔十組支架在最后一組支架頂梁、后連桿上，安裝一組調(diào)架千斤頂配合防倒鏈條連接相鄰支架，防止支架傾倒下滑。

2.2 防止大溜下竄改造

大溜機(jī)頭、機(jī)尾存在高差，容易使大溜發(fā)生下竄，最終導(dǎo)致下端頭行人出口寬度不夠，上端頭大溜遠(yuǎn)離巷道，采煤機(jī)割不透煤墻。通過在前后溜機(jī)尾加裝大鏈、防滑千斤頂，將大溜機(jī)尾和煤墻外幫進(jìn)行固定，對大溜形成一個(gè)上拉的力，阻止大溜的下滑。

2.3 防止采煤機(jī)下滑改造

切眼傾角過大，采煤機(jī)上行期間容易打滑，下行期間容易掉道。在采煤機(jī)的機(jī)組內(nèi)腔增加一備用變頻器，驅(qū)動(dòng)方式改為一拖二，增加采煤機(jī)上行時(shí)的行走動(dòng)力。采煤機(jī)選用加強(qiáng)型履帶，機(jī)組加裝抱閘裝置，當(dāng)采煤機(jī)發(fā)生下滑時(shí)，可以及時(shí)打開抱閘，阻止采煤機(jī)下滑。

2.4 巷道硬化

提前對膠巷巷道底板進(jìn)行硬化，硬化長度要求從切眼往外不小于350 m，巷道硬化后巷道凈高保證不低于3.1 m。巷道硬化后，切眼下端底板整體性提高，可大大提高底板對支架底座的抗擠壓性，不會(huì)因巷道底板擠壓變形造成底鼓。

3 回采工藝的創(chuàng)新

3.1 偽斜回采

切眼開始回采的時(shí)候，首先進(jìn)行調(diào)斜，將工作面布置成偽斜，要求膠順比回順始終超前7～10 m。采用偽傾斜回采一方面可以減緩工作面傾角，另一方面可以避開因工作面安裝時(shí)，支架安裝超出巷道中線，安全出口較窄的問題，切眼調(diào)斜后充分保障了安全出口的寬度。

3.2 下行割煤

由于工作面坡度較大，采煤機(jī)向機(jī)尾方向截割時(shí)，上行阻力增加，行走困難，因此，必須對采煤工藝進(jìn)行改善，最終采用從機(jī)尾向機(jī)頭方向回采割煤、從機(jī)頭向機(jī)尾方向返空刀的單向割煤工藝。采用單向割煤工藝后，采煤機(jī)下行割煤時(shí)，煤體給滾筒的反作用力會(huì)傳遞到大溜，極大地減緩大溜的下緩。

3.3 上行推溜

采用從機(jī)頭向機(jī)尾的頂溜順序，由于工作面存在傾角，可以使大溜產(chǎn)生向上的位移量，從而補(bǔ)償了大溜的下滑量。因?yàn)橥屏锱c移架順序、割煤方向相反，進(jìn)而增加了大溜防滑機(jī)構(gòu)的防滑作用。

4 保障支護(hù)質(zhì)量

4.1 機(jī)頭機(jī)尾聯(lián)網(wǎng)

為便于機(jī)頭機(jī)尾三角區(qū)及轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾處的頂板管理，分別沿排頭架、排尾架及相鄰10組正規(guī)架平行于工作面鋪設(shè)雙層經(jīng)緯網(wǎng)，增強(qiáng)頂板整體完整性，可以有效防止頂板漏矸導(dǎo)致支架傾斜和擺架時(shí)架間空隙漏矸造成大范圍漏頂事故。

4.2 帶壓移架

所有支架均帶壓擦頂移架，支架注液加壓升起頂梁接頂后，為保證支架初撐力合格，要繼續(xù)保持3～5 s的供液時(shí)間。支架下降推移支架時(shí),降架高度不得低于鄰近上方支架側(cè)護(hù)板,防止出現(xiàn)拉移支架時(shí)倒架、垛架現(xiàn)象。推移支架要求緊跟采煤機(jī)前滾筒，盡量減少空頂時(shí)間。嚴(yán)格控制每組支架的移架時(shí)間，避免因移架過程中，支架長時(shí)間不接頂而發(fā)生歪斜、傾倒。移架后，側(cè)護(hù)板之間不能出現(xiàn)明顯錯(cuò)差(大于300 mm)。

4.3 及時(shí)調(diào)架

回采期間，每班要及時(shí)調(diào)整支架，充分利用移架過程調(diào)整支架狀態(tài)和間距。支架不正或有傾倒趨勢時(shí),要通過伸縮支架側(cè)護(hù)板來實(shí)現(xiàn)支架方向的調(diào)整,也可采用單體液壓支柱輔助進(jìn)行調(diào)架,調(diào)架時(shí)采用遠(yuǎn)距離供液。在坡度較大的區(qū)域拉架前，要求朝向機(jī)頭方向支架靴下支墊600 mm長道木，從而達(dá)到扶正支架的目的。

隨著余吾煤礦開采條件的變化，大傾角長切眼工作面將會(huì)越來越多，如何將此種賦存條件下的工作面安全、快速的回采完畢，是該礦采掘技術(shù)必須攻克的一道課題。通過S5206工作面的回采，余吾煤礦總結(jié)出了一套適合本礦的大傾角條件下長切眼工作面回采管理技術(shù)，為今后回采類似條件下工作面提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，余吾煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下的工作面布置將不再是個(gè)難題。S5206工作面的成功回采，必將推動(dòng)余吾礦采煤工作面回采技術(shù)得到極大提升，礦井可采儲(chǔ)量將大大增加，從而實(shí)現(xiàn)礦井的可持續(xù)發(fā)展。