浅论大倾角煤层条件下的机械化开采技术工艺_新闻_

李居龙

[摘要]介绍大倾角煤层综采设备配置，分析综采技术工艺特点，以及开采技术工艺等。

[关键词]大倾角煤层；机械化开采；技术工艺

中图分类号：TD823.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0059-01

引言

在煤矿大倾角煤层中，一般广义的大倾角是指在l8—45？的赋存倾角。在开采过程中，由于倾角较大，其矿压显现也比较特殊，管理复杂，开采难度大，应用综合机械化采煤也相对较少。在我矿井下煤层中，倾角也普遍较大，平均也都超过20？。在如此大倾角条件下运用综合机械化采煤，难度也是比较大的。但是，经过多年的研究探索，找出了大倾角煤层高产、高效的开采之路。本文在此就大倾角条件下的综采工艺特点及工艺技术措施作以简要介绍。

1 综采设备配置

在综采工作面，设备配置中采煤机、运输机、转载机、破碎机、皮带机、液压支架，以及液压泵站是少不掉的基本设备。

1）优化设备布置方式。为简便上、下端头支护，方便采煤机自行进刀，将机巷运输设备紧靠机巷下帮侧布置，设备专列沿上帮倒轨道移动。工作面运输机的机头机尾、上下排头支架，则直接布置到两巷道中。

2）选用液压支架结构性能。采用两柱支撑掩护式液压支架，与运输机采用即时支护配套方式；顶梁为长整体顶梁，带抽屉式伸缩梁，附设可翻转90？护帮板；底座为整体刚性对称分离式；推移采用千斤顶倒装长框架机构；顶梁与掩护梁均带有活动侧护板，使用时一侧固定，另一侧靠弹簧和千斤顶实现动作；采用单平衡千斤顶，双伸缩立柱。

2 大倾角煤层综采技术工艺特点

由于金属对金属的摩擦系数仅为0.23-0.30，其相应的摩擦角为13-17？；金属对煤层顶底板摩擦系数仅为0.35-0.40，相应的摩擦角为l8-20？。由于工作面有时有淋水或灭尘撒水等，其摩擦系数又会进一步降低。现实中发现，当煤层倾角在12？时，工作面设备这就有可能因自重而引起下滑，因此务必要注意控制。

1）支架失稳问题。支架失稳类型：①支架下滑：当支架重力沿煤层倾斜方向的分力大于底座与底板间的摩擦力时，就会产生侧向移动。②支架倾倒：当支架重力作用线超出底座宽度边缘时，就会产生侧向倾倒。倾倒力矩与采高、支架结构（支架重心高度和底座宽度）及顶梁和掩护梁上的岩石重力作用有关。③支架调斜：因支架前后端下滑特性不同，加上冒落矸石沿底板的下冲作用，使支架在煤层平面内转动产生调斜。支架失稳原因：大倾角条件下支架产生上述失稳现象，这不仅易引起顶板冒落恶化工作面生产条件，而且也会使运输机受到一定程度损坏，会造成本身受载偏心，产生结构件变形和破坏。除受重力作用外，还与下述因素有关：①设备因素：支架与运输机相互联接，互为支点和导向移动，但也相互制约，运输机的下滑会牵动支架下滑并向下调斜。②地质因素：因围岩与支架是对立统一的矛盾体。支架支撑状态好，有利于顶板管理；围岩赋存稳定，也可以防止支架失稳；若支架支撑状态不好或顶板破碎，易引起端面帮顶片冒，使支架失去了顶底板的挟持力作用，产生下滑或倾倒。顶底起伏较大或顶板下沉沿层面向下移动时，也会导致支架不能有效接顶，进而侧向歪斜，并偏心受载。③人为因素：操作不当，移架后支架状态达不到支护质量标准要求，采机割煤顶底过渡不平或超高，不按规定的顺序移架或推溜等。

2）运输机下滑问题。运输机下滑不仅会牵动支架下滑，也会损坏支架推移装置，而且导致运输机机头与转载机不能正常搭接，使工作面生产条件恶化。主要是综合因素作用的结果造成：①自重引起的下滑；②操作不当或次数过多的由上而下推移运输机；③运输机机头与转载机搭接不正常，致使底链带回煤，导致运行阻力过大；④支架下滑或与运输机不垂直向下调斜推移运输机；⑤采煤机以运输机为导向和支承体，运行时有动力和静力作用结果。

3）采煤机的适应性问题。选用采煤机为齿轮一销轨无链牵引方式，在煤层倾角35？以下时，可实现双向割煤，爬坡性能也好，且制动可靠。

3 大倾角煤层开采技术工艺

1）采用伪斜推采。布置在斜面上的综采设备因自重等因素随支架、运输机每推移一个步距便产生一定量的下滑。为此需要把设备布置在煤层伪倾角上，下巷超前上巷，在移架力或推溜力的作用下，当支架垂直于工作面和运输机相互移动时，工作面设备每移动一个移架步距产生一定量的相对向上位移。伪斜角适当时，可使上移量与下滑量相抵消，起到设备防滑作用，保持工作面平行推进。所以有的工作面伪斜角一般控制在7？左右，约为真倾角的1/3，而下巷超前上巷23m左右。即：S=Ltgα，式中：S为伪斜值；L为工作面长；α为煤层真倾角。

2）支架防倒防滑措施。①严控工作面回采方向，及时调整伪斜角，使支架垂直于运输机，用支架与运输机的相互制约关系防止支架下滑。②以下端头1、6#支架做为中间架的锚固和导向支点，其移架顺序：3#、4#、5#、6#、1#、2#。设专人，经常调整方向、角度、间距，使之处于良好受力状态。同时以下出口附近顶板管理为重点，防止因冒顶使排头支架丧失锚固和导向作用。③由下而上顺序移架，采煤机下行割煤时，分段上行移架。④因支架下滑、倾倒、调斜主要在移架过程中，所以移架时降架高度不大于相邻支架侧护高度的2/3或带压擦顶移架，并正确使用好侧推装置。升柱前将下侧护伸出，使顶梁和底座与煤层面的夹角略小于煤层倾角，保持适当迎山角，以抵消顶板下沉时的向下水平位移量，改善支架接顶后的支撑状态。⑤移架后，初撑力必须达到规定要求，以增加支架与顶底板的摩擦力减小倾倒、下滑力矩。⑥支架倾倒主要是支架上顶空。应严格控制采高，沿倾斜方向变化必须平缓，下出口附近的采高尽量控制低于工作面平均采高；注重顶板管理，及时移架，并做到一次到位，避免反复支撑。过地质构造带，严格控制顶板的冒高。⑦及时调整支架的失稳状态，使其限制在规定的空间位置范围内，实现正常支护，支架防倒防滑有益，这是关键问题。

3）运输机防滑措施。①伪斜推采角度需适当。按照煤层倾角变化，及时观测、调整。避免伪斜角过大，造成煤壁片帮加剧或设备上窜。②严控运输机推移顺序，根据下滑程度可采取双向割煤，单向上行顺序推移运输机。③液压支架采用千斤顶倒装长整体框架推移装置，其摆动角度小，各部尺寸配合紧凑，靠支架底座对框架的导向作用，对运输机实施制约。经验证实，在伪斜推采状态下，调整支架，使支架与运输机呈垂直或2？向上微调斜状态，可防止运输机下滑。④运输机机头与转载机搭接合理，可防止煤、矸进入底槽，增大底链运行阻力。

4）采煤机运行控制。①上行割煤时，牵引速度控制在3m/min内，保证牵力足够，避免牵引脉动。采煤机过后及时移架、推溜，使运输机弯曲段尽量靠近采煤机。②当上行割煤停止时，上、下滚筒全部落地，以增加阻力；当下行割煤停止时，要切入煤壁后再停机。控制好采煤机的运行也是关键。

结束语

1）设备防倒防滑。大倾角煤层地质条件下回采，合理选型设备与配套是设备防倒防滑的关键。只有保障设备不倒和下滑，才能获得高产、高效的开采效果，且经济效益自然就会好。

2）大倾角开采注重操作。在大于26？条件下，严控运输机下滑、支架失稳，可以通过伪斜推采、由下而上移架和推溜、稳定下端头排头支架、控制采高和不断矫正支架的支撑状态等技术工艺措施实现。

参考文献

[1] 龚宇，阎海琴.大倾角工作面液压支架的稳定性分析及防倒防滑措施[J].煤矿机械，2006，lO：86-88.

[2] 王利伟，符如康.大倾角工作面液压支架倒架原因分析及处理[J].中州煤炭，2007，5：46-48.

[3] 侯会伟，等.大倾角复杂条件综采技术研究[J].山东煤炭科技，2014，10：26-27.