高艷軍

（陽煤集團(tuán)三礦， 山西 陽泉 045000）

1 工程概況

工程實(shí)施地點(diǎn)位于山西某煤礦+800 m水平的1501綜采工作面，此工作面所開采的煤層厚度平均在2.1 m左右，厚度分布均勻，煤層整體走向?qū)儆趩涡睒?gòu)造。該工作面的煤層傾角在38°～57°，其中超過60%的煤層傾角大于45°，說明該煤層為急傾斜煤層。工作面直接頂為厚度14.5～16.3 m的夾雜粉砂巖的黑灰色泥巖，基本頂厚度為4～9.5 m，巖石類型為以長石及石英為主的中砂巖，呈灰白色膠結(jié)狀。底板為厚度1～1.5 m的深灰色砂制巖結(jié)構(gòu)。

工作面采用單一走向長壁后退式開采方式，頂板管理方法為全部垮落法。從工作面的兩端先開切口，進(jìn)刀方式為斜切進(jìn)刀，割煤結(jié)束后先進(jìn)行移架操作，隨后移動(dòng)輸送機(jī)，當(dāng)頂板條件較差時(shí)，選用超前支護(hù)型液壓支架[1]。工作面配套設(shè)備為MG300/600型采煤機(jī)、SGZ700/300型刮板輸送機(jī)及ZY4500型液壓支架，整個(gè)工作面的循環(huán)進(jìn)尺量為1.5 m。

2 開采中存在的問題

1）輸送機(jī)防滑。由于工作面配備的輸送機(jī)屬于重型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)工作面傾角較大，最高傾角可達(dá)45°。因此，輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)容易受到重力的影響，在工作的過程中容易出現(xiàn)向下滑動(dòng)的情況，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機(jī)不能與輸送機(jī)有效連接。

2）液壓支架防滑。由于支架本身具有一定的質(zhì)量，因此在移架過程中極易出現(xiàn)液壓支架傾倒的現(xiàn)象，尤其是當(dāng)端頭液壓支架沒有穩(wěn)固的牽拉裝置時(shí)，出現(xiàn)傾倒的可能性更大，容易給工作面的生產(chǎn)造成巨大隱患[2]。

3）采煤機(jī)防滑。采煤機(jī)機(jī)身質(zhì)量大，在工作面傾角較大時(shí)容易出現(xiàn)沿工作面下滑的情況，而采煤機(jī)下滑將直接影響工作面的工作效率及工作面的安全生產(chǎn)。

4）矸石飛出。工作面極易出現(xiàn)矸石飛出傷害工作人員的現(xiàn)象，引發(fā)工作面的安全問題，為實(shí)現(xiàn)高效、安全生產(chǎn)造成阻礙。

5）頂板問題。工作面頂板條件較差時(shí)極易出現(xiàn)頂板垮落的情況，頂板部分垮落會(huì)造成支架的支撐落空，不能充分發(fā)揮支撐的效果，最終導(dǎo)致支架的變形及傾倒。

3 主要處理措施

3.1 輸送機(jī)防滑

1）工作面支架每間隔10節(jié)安裝一套防滑千斤頂，其中千斤頂?shù)囊欢闻c支架底座相連接，另一端固定在推拉桿與運(yùn)輸機(jī)順槽的連接口處，推移輸送機(jī)的過程中需要保證千斤頂處于收緊的狀態(tài)，通過千斤頂將支架與輸送機(jī)相連接，起到防止輸送機(jī)下滑的作用。

2）改變工作面推溜、移架順序。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于輸送機(jī)自重會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)出現(xiàn)下滑的情況，但在下滑的過程中，支架的下移量無法與輸送機(jī)的下滑量相匹配，最終會(huì)導(dǎo)致液壓支架的推拉桿與輸送機(jī)之間會(huì)形成一個(gè)偏移角度，導(dǎo)致輸送機(jī)更容易向下滑動(dòng)，二者下滑形成一個(gè)循環(huán)的過程[3]。為防止出現(xiàn)連續(xù)下滑的情況，可以根據(jù)工作面的實(shí)際生產(chǎn)情況采取自下而上的移架順序，必要情況下在工作面進(jìn)行分段停機(jī)，始終保證支架與輸送機(jī)之間為垂直位置關(guān)系。此外，當(dāng)工作面的割煤方式為單向割煤及輸送機(jī)尾單向推移時(shí)，可以從機(jī)頭至機(jī)尾采用順次推移的方式移動(dòng)輸送機(jī)，最終有效減少輸送機(jī)的下滑量。

3）保證輸送機(jī)機(jī)頭位置。在開采過程中，需要始終保證輸送機(jī)的機(jī)頭位于運(yùn)輸巷煤壁的端頭位置，機(jī)頭應(yīng)處于較為堅(jiān)硬的底板上，有效增加輸送機(jī)與底板之間的摩擦力，起到有效防止輸送機(jī)下滑的效果。通過現(xiàn)場實(shí)踐表明，采用這種移動(dòng)方式能夠?qū)斔蜋C(jī)的下滑起到有效的控制作用，為實(shí)現(xiàn)急傾斜工作面的輸送機(jī)防滑打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 液壓支架防滑

1）在液壓支架上安裝防倒裝置。在液壓支架頂梁上安裝有側(cè)護(hù)千斤頂，其中機(jī)頭以上五組液壓支架的頂梁上安裝有防倒千斤頂，支架尾部均安裝防滑千斤頂。在移架的過程中，防滑千斤頂可以在滑移的過程中起到防滑的作用。

2）在移架過程中為有效防止支架的傾倒及滑移，需要嚴(yán)格按照移架的相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。具體移架要求為：嚴(yán)禁全面順次移架，嚴(yán)禁支架不穩(wěn)定狀態(tài)加劇，嚴(yán)禁支架連接錯(cuò)位，嚴(yán)禁支架向下移動(dòng)，嚴(yán)禁支架進(jìn)行超高支護(hù)，嚴(yán)禁支架掩護(hù)梁懸空。此外，在移架過程中需要對支架的底座高度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，保證整個(gè)移架過程中支架與煤層頂?shù)装鍨榇怪边B接狀態(tài)。關(guān)于機(jī)頭處的五組支架首先應(yīng)當(dāng)移第三及第二組，最后移動(dòng)第一組，最終移動(dòng)剩余的兩組，整個(gè)移架過程中需要保證支架之間的防滑千斤頂級防滑銷是收緊的狀態(tài)。

3.3 采煤機(jī)防滑

首先，需要安排專職人員對采煤機(jī)的防滑液壓閘進(jìn)行周期性檢查及維修，定期對防滑液壓閘進(jìn)行更換。其次，可以根據(jù)工作面的實(shí)際情況對采煤機(jī)安裝專用的防滑銷，當(dāng)采煤機(jī)不工作時(shí)，及時(shí)將防滑銷安裝于采煤機(jī)的齒軌上，防止由于停機(jī)防滑液壓閘失效而造成的采煤機(jī)下滑。最后，在采煤機(jī)停止工作前應(yīng)當(dāng)將位于其機(jī)身前的液壓支架下拉成機(jī)身超前支護(hù)支架，起到有效防止采煤機(jī)下滑的作用。

3.4 飛矸控制

1）在工作面內(nèi)安裝寬度大于1.0 m，高度大于3.0 m的撿矸皮帶，安裝間隔為20 m。皮帶的上端固定于支架護(hù)幫板頂梁的內(nèi)側(cè)，下端固定于溜槽中，當(dāng)采煤機(jī)移到距離皮帶5 m的位置時(shí)通過護(hù)幫板收起皮帶，當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)移到5 m以外的位置時(shí)將皮帶放下。此外，為防止工作面滑落的矸石碰到皮帶向煤壁方向移動(dòng)還需要隨皮帶的懸掛角度進(jìn)行調(diào)整，使皮帶靠近于工作面煤壁方向，防止矸石進(jìn)入巷道傷及工作人員。

2）為防止機(jī)道內(nèi)飛矸飛入人行道，需要通過在液壓支架頂梁與刮板輸送機(jī)之間安裝柔性防飛矸網(wǎng)，將工作人員與機(jī)道分開。防飛矸網(wǎng)一側(cè)固定于液壓支架頂梁，另一側(cè)采用專用防倒繩固定于擋煤板上專用的連接環(huán)上，保證連接的間距小于0.5 m。防飛矸網(wǎng)應(yīng)當(dāng)每班設(shè)置專人進(jìn)行檢查維修，如有損壞應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換，同時(shí)，安裝時(shí)為確保擋矸效果應(yīng)當(dāng)保證松緊適宜。另外為有效提高擋矸效果增加防飛矸網(wǎng)的剛度，需要在防飛矸網(wǎng)內(nèi)穿插安裝支架鏈條及皮帶。

3）在工作巷道內(nèi)安裝擋矸網(wǎng)。為防止移架過程中的掉矸，需要在工作面每間隔10節(jié)支架處安裝一套防飛矸網(wǎng)，同時(shí)在工作巷道內(nèi)安裝鐵絲防護(hù)欄。

4）增加轉(zhuǎn)載機(jī)下幫擋板高度。為防止工作面飛出的矸石越過擋板砸向工作巷道造成人員傷亡，需要將位于工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾部位與巷道頂板之間的區(qū)域密封。

3.5 頂板控制

由于工作面傾角較大且為層狀的泥巖結(jié)構(gòu)，因此頂板的穩(wěn)定性較差，當(dāng)頂板控制不好時(shí)容易出現(xiàn)掉頂及抽頂?shù)炔环€(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)支架支撐落空、與頂板的連接不緊密等不安全現(xiàn)象，最終會(huì)導(dǎo)致液壓支架的失穩(wěn)與傾倒。目前主要采取以下幾種方式對頂板進(jìn)行控制。

1）超前移動(dòng)支架。當(dāng)工作面頂板條件較差且遇到較為復(fù)雜的地質(zhì)情況時(shí)，可以采用超前移架的方式移動(dòng)液壓支架，保證移架過程中支架與頂梁之間緊密連接，且端面距保持最小。

2）帶壓擦頂移架。采用正常操作程序移架時(shí)容易出現(xiàn)抽頂?shù)炔话踩F(xiàn)象，選用帶壓擦頂移架方式能夠有效避免出現(xiàn)不安全現(xiàn)象。

3）沿煤層頂板推進(jìn)工作面。工作面的推進(jìn)方向始終為頂板發(fā)展方向，當(dāng)工作面煤層厚度出現(xiàn)變薄的情況時(shí)，不能進(jìn)行挑頂作業(yè)，在需要割煤層頂?shù)装鍟r(shí)進(jìn)行割底操作。

4）分階段停機(jī)。當(dāng)工作面傾角較大時(shí)，割煤與移架不能同時(shí)進(jìn)行，需要在采煤機(jī)完成割煤工作后再進(jìn)行移架的操作，但這一操作的時(shí)間間隔較長，對工作面頂板穩(wěn)定性要求較高，移架過程中容易出現(xiàn)漏頂及掉頂?shù)那闆r，因此，需要分階段停機(jī)進(jìn)行移架。頂板條件較好時(shí)，每隔15～30 m進(jìn)行停機(jī)移架操作；頂板條件較差時(shí)，每隔3～5 m進(jìn)行停機(jī)移架操作，同時(shí)采用及時(shí)支護(hù)的方式完成頂板的支護(hù)工作。

5）在保證液壓支架的初撐力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下進(jìn)行工作面的正規(guī)循環(huán)作業(yè)，提高工作面的推進(jìn)效率。

4 結(jié)語

急傾斜綜合機(jī)械化采煤工藝在1501工作面的成功實(shí)施，在取得較好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)創(chuàng)造了高產(chǎn)高效工作面的記錄。此項(xiàng)工藝技術(shù)不僅為急傾斜綜采工作面的開采提供了理論及實(shí)踐指導(dǎo)，同時(shí)有效改進(jìn)了礦井開采工藝，為特殊條件下的綜合機(jī)械化開采開拓了新的研究方向。