陳勝明， 王偉， 蘇勇， 鄔彬

(四川華鎣山廣能集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 廣安 638600)

0 引言

目前我國(guó)許多煤炭礦區(qū)大傾角和急傾斜開(kāi)采等難采煤層的開(kāi)采比例越來(lái)越高[1]，由于急傾斜煤層傾角大，加之礦壓和采動(dòng)影響，急傾斜煤層采煤工作面極易發(fā)生煤層片幫、瓦斯超限涌出。片幫煤體和采煤機(jī)割下來(lái)的煤、矸，沿工作面傾斜方向快速滾落，堵塞采煤工作面下出口，對(duì)人員通行安全形成威脅，導(dǎo)致工作面通風(fēng)困難、瓦斯聚集，給煤炭開(kāi)采生產(chǎn)帶來(lái)不利因素[2-4]。同時(shí)，經(jīng)劇烈擾動(dòng)區(qū)采動(dòng)應(yīng)力充分作用后，巷道圍巖支護(hù)體遭到破壞[3]。因此，解決急傾斜采煤工作面通風(fēng)和下出口行人的安全問(wèn)題，直接關(guān)系著采煤工作面的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)巷行人防護(hù)裝置應(yīng)用背景

四川華鎣山廣能集團(tuán)綠水洞煤礦屬高瓦斯礦井, 3212綜采工作面煤層平均傾角60°，局部達(dá)到72°，工作面機(jī)巷支護(hù)采用端頭支架加錨網(wǎng)和單體液壓支柱支護(hù)的超前支護(hù)形式，工作面采用U型上行通風(fēng)。在工作面開(kāi)采過(guò)程中，由于工作面傾角較大，受傾角、礦壓和采動(dòng)影響，煤層時(shí)常發(fā)生片幫，片幫煤滾落至端頭支架擋矸板處，形成大量的粉煤，充斥整個(gè)工作面下出口，對(duì)工作面的通風(fēng)造成了影響。另外，片幫煤體和煤矸越過(guò)端頭前架擋矸板，掉落在機(jī)巷，而且機(jī)巷超前支護(hù)段也時(shí)常發(fā)生落煤，人員在機(jī)巷下出口行走、作業(yè)時(shí)極易造成人員傷亡事故，同時(shí)大量浮煤在機(jī)巷堆積，增加了巷道浮煤的清理工作量。根據(jù)此情況，針對(duì)該工作面實(shí)際工況，設(shè)計(jì)了一種急傾斜工作面下出口機(jī)巷行人防護(hù)裝置，既保障了工作面通風(fēng)以及下出口行人的安全，又可減少下出口段的浮煤清掃工作。

2 機(jī)巷行人防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

該防護(hù)裝置由2架相同的裝置組成，2架防護(hù)裝置之間采用銷軸與螺栓的形式剛性聯(lián)接，每架防護(hù)裝置分別由底座、固定連桿、固定擋矸板、棚梁以及頂升油缸等組成，整體設(shè)計(jì)防護(hù)長(zhǎng)度6 m。整個(gè)裝置安設(shè)在液壓端頭支架前端，通過(guò)2根液壓千斤頂與端頭支架前架相連。行人防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 機(jī)巷行人防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2架防護(hù)裝置的固定擋矸板使用螺栓聯(lián)接，并固定在固定連桿上，可保證裝置推移時(shí)設(shè)備之間不產(chǎn)生相對(duì)位移。在頂升油缸的作用下，棚梁伸起，后端與機(jī)巷接頂，接頂后，棚梁與底板夾角為35°，可防止煤矸在棚梁上堆積，保證了飛矸和片幫落煤不進(jìn)入行人通道和后端排水溝渠。為防止片幫后煤矸掉落在裝置與轉(zhuǎn)載機(jī)之間，在固定擋矸板下沿設(shè)置了1條與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接的筋板，將片幫、垮落的煤、矸導(dǎo)引到轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸槽體中。

3 機(jī)巷行人防護(hù)裝置的功能

1) 保證機(jī)巷通風(fēng)斷面。頂板接頂、頂板與固定擋矸板鉸接、固定擋矸板與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接的結(jié)構(gòu)，使運(yùn)輸機(jī)巷下幫形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間，如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)可以保證足夠的下出口通風(fēng)斷面，解決了煤層片幫時(shí)，工作面因通風(fēng)不暢造成的瓦斯積聚、超限問(wèn)題。

2) 阻擋煤矸，保障行人安全。封閉的防護(hù)形式可有效地保證工作面下出口通行、作業(yè)人員的安全。固定擋矸板與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接的結(jié)構(gòu)，可有效地解決工作面下出口浮煤堆積的問(wèn)題。

3) 液壓連續(xù)推進(jìn)。整個(gè)裝置通過(guò)2根推移千斤頂與端頭支架前架相連，與端頭的推進(jìn)方式相類似，操作人員只需在液壓端頭支架內(nèi)操作防護(hù)裝置操作閥組，即可完成對(duì)整個(gè)行人防護(hù)裝置的推移以及裝置與巷道的接頂。

圖2 通風(fēng)示意圖

4 實(shí)際應(yīng)用情況

在未使用該防護(hù)裝置時(shí)，工作面煤層片幫，導(dǎo)致工作面通風(fēng)不暢，瓦斯積聚，給工作面人員帶來(lái)安全隱患，同時(shí)工作面下出口段的片幫煤和飛矸，嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的人身安全。片幫煤在機(jī)巷內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間堆積，造成行人通行難，端頭支架移架難，每一次片幫后需要投入2人，花費(fèi)約半天的時(shí)間，對(duì)巷道進(jìn)行清理。工作人員需時(shí)刻提防片幫煤和飛矸，工作效率低下，工人勞動(dòng)強(qiáng)度增加，作業(yè)安全危險(xiǎn)性增加。

急傾斜機(jī)巷行人防護(hù)裝置于2017年投入到四川省華鎣山廣能集團(tuán)綠水洞煤礦3212采煤工作面機(jī)巷運(yùn)行使用，使用至今，效果良好。當(dāng)工作面遇煤層片幫時(shí)，工作面通風(fēng)效果良好，下出口人員安全得到了保障，同時(shí)也降低了對(duì)機(jī)巷浮煤清理的頻率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 結(jié)論

1) 該防護(hù)裝置采用液壓推進(jìn)，對(duì)工作面下出口段行人通行段形成全封閉，既保證了工作面通風(fēng)，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)下出口行人的安全保護(hù)，同時(shí)減少了工作面下出口超前支護(hù)段內(nèi)的巷道浮煤清掃工作量。

2) 該防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)便，投入成本低。該套機(jī)巷行人防護(hù)裝置的成功運(yùn)用，為煤礦急傾斜工作面片幫帶來(lái)的問(wèn)題提供了一種可靠的解決方式，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。