维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１００期 大倾角综放工作面开采技术实践 王中奎，刘连超 （潞安环能股份公司五阳煤矿，山西长治摘０４６２０５） 要：五阳煤矿利用缓倾斜综采设备布置大倾角综放工作面开采的实践技术经验和做法，采取有效措施 解决了大倾角工作面回采过程中刮板输送机下滑、支架倒滑等技术难题，提高了现场的管理，实现了大倾 角工作面的高产高效开采。 关键词：大倾角；放顶煤；开采 中图分类号：ＴＤ８２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—２７９８（２００８）０２—００５１—０２ 五阳煤矿是一座有着４０多年开采历史的老矿， 随着开采深度和开采范围的增加，地质条件日趋复 切进刀，往返一次割两刀煤的方式不能适应现场条 件，因此采用自上而下单向割煤，往返一次割一刀 煤。采煤机在端尾斜切进刀后下行割煤，利用采煤 机自重的向下分力，可减轻采煤机截割煤体的工作 阻力，采煤机割透端头后，上行时跑空刀清浮煤，减 轻机组的上行阻力，至端尾时割三角煤完成一次循 环。在实际生产过程中，当采煤机下行割煤时，在大 坡度地段，由于采煤机电缆受到采煤机向下的拖拽 力，加上电缆自重存在倾斜向下的分力，电缆会出现 急速下滑的现象，每班割煤作业时，安排专门人员对 采煤机电缆进行捆绑固定，控制电缆的下滑。 ２．２移架 杂，倾斜煤层所占的开采比例不断加大。从１９９９年 五阳煤矿就开始试验利用现有的综采放顶煤设备布 置大倾角工作面，现已回采的５１０５、５１０６、５１０２、 ７５１８等工作面均为大倾角综采工作面，切眼最大坡 度达到了３２。。五阳煤矿经过多个工作面的回采实 践，总结出大倾角煤层综放开采的技术经验。大倾 角工作面在回采期间最高月产量达到了１０．８万ｔ， 实现了复杂地质条件下的高产高效开采。 １ 现有综采设备情况及设备布置 五阳煤矿现有的综放工作面设备为：ＭＸＡ 一采用工作面分段自下而上方式拉架，根据工作 面长度将工作面分为若干段，每段均按由下至上的 顺序带压擦顶拉架，利用每一段下部已拉支架对上 部支架进行限位，阻止支架在拉移的过程中发生倒 滑，同时还可利用被拉支架的前后侧护板对支护状 态差的支架进行调整，在移架的同时，利用单体柱斜 ３００型采煤机；前、后部刮板输送机型号分别为： ＳＧＺ一７６４／６３０和ＳＧＺ一７６４／５００型；液压支架为： ＺＺＰ一４８００型低位插板式放顶煤支架，端头尾均采 用ＺＴ一５６００／１７．２／３２型过渡支架管理端头。在巷 道布置上把运输巷布置在下巷道，以减小刮板输送 机的工作负荷。五阳煤矿布置大倾角工作面时全部 采用了现有的缓倾斜综采放顶煤设备，做到了不新 增设备实现大倾角工作面的高效回采。 撑住支架顶梁，支架拉移时，单体柱同时供液，可有 效阻止支架倒滑，起到辅助摆架作用。 ２．３推移输送机 ２回采工艺的优化变革 以５１０２大倾角综放工作面为例，切眼平均坡度 为１８。，部分地段达到了３２。，因此在回采工艺的选 择上，就具有一定的特殊性。选择合理的回采工艺 对控制支架倾斜、设备滑移都具有重要作用，在多次 的实践应用中，总结出了适合大倾角工作面的回采 工艺。 ２．１割煤作业 大倾角工作面回采时，输送机最容易上窜下滑， 导致了刮板运输机机头与转载机搭接的经常性变 动，从而改变了运输机与转载机的合理搭接关系，造 成了工作面不能正常出煤，严重时使工作面停产。 输送机在推移过程时，沿输送机的倾斜方向在输送 机的自重作用下会产生一个向下的分力使输送机在 推移的过程中产生下滑，在缓倾斜条件下，下滑的位 移非常微小，并且在双向推移输送机时，可以抵消这 个位移，但在大坡度工作面，采用由下至上推移输送 因切眼坡度较大，考虑到采煤机结构、爬坡性 能、防滑方式及机身材质所限，传统的端头（尾）斜 机能充分利用推移过程中的鞭打效应所产生的位移 来抵消一部分自重下滑，达到控制输送机下滑的目 收稿日期：２００７－１ｌ－３０ 作者简介：王中奎（１９８０一），男，安徽淮北人，助理工程师，从事生产技术管理工作。 ５１ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８耳２恿 王中奎等：大倾角综放工作面开采技术实践 第１７卷第２期 的。 ２．４放煤 五阳煤矿沿袭的放煤方式为多轮间隔顺序放 煤，但在大倾角工作面应用时，放煤过程中矸石含量 增多，致使煤质下降，经过对现场实测分析后发现在 大倾角的条件下，支架上的煤矸石冒落后，会向倾斜 下方运动，由上至下放煤时，上部已经放完煤的支架 尾梁上方的顶板发生冒落，冒落的矸石冲向下部支 架的放煤口，降低了煤质，而且大块矸石容易堵塞下 部支架的放煤口，经过对多种放煤方式的比较分析， 最终采用在采煤机上行清浮煤时由下至上进行顺序 放煤，既消除了顶板矸石堵塞放煤口的可能性，又减 少了放煤时混入的矸石量，提高了煤炭质量，同时解 决了胶带输送机因割煤和放煤平行作业造成的满煤 洒落的问题。 ３设备倒滑的防治措施 １） 伪斜工作面开采。工作面伪斜开采就是 工作面在开采时，将下巷道超前于上巷道适当的距 离进行回采，使工作面呈伪倾斜的形式推进，工作面 调整成伪倾斜，使输送机和支架在推、拉时，产生一 个沿倾斜向上的运动，利用这个上移量来抵消其下 滑量，使设备拉移后仍能保持良好的工作状态，五阳 煤矿在生产实际中，对工作面伪倾斜开采进行了研 究，并在成功的基础上推广。伪倾斜开采方式在大 倾角工作面生产时，对于工作面设备的防倒、防滑起 到了相当大的作用，从而也证实了伪倾斜开采方式 的有效性和实用性。 但在大倾角工作面开采时，伪斜相对难以进行 掌握，在实际生产中，需要对伪倾斜进行实时调整， 每班对运输机的滑移进行观察、计量，在运输机与转 载机的搭接长度或支架推移杆发生轻微变向时，采 用“大斜”方式进行调整，若机头长，可多推进运输 机机头，少推进运输机机尾。即：变原先的两循环 中，采两次机头、机尾为采三次机头、两次机尾或采 两次机头一次机尾。若机尾长，可多推进机尾，少推 进机头，其工艺原理与机头长时相同。在整个“大 斜”调整过程中，采煤机都要跑整刀。当运输机下 滑过快，不易迅速控制运输机下滑时，也可采用调小 斜的方法稳住运输机。即：若机头长时，只采机头， 不采机尾。根据实际情况，采煤机一次比一次跑得 短（近），工作面为形成人为的凸（俗成“肚”），如此 可控制运输机下滑。“小斜式”存在严重缺陷，即： 易造成挤架。此方式应根据现场实际情况（架松 时）采用，否则，会带来严重后果。 ２） 前部输送机机头、机尾和端头尾过渡架利 ５２ 用连接装置固定成一个整体，可有效利用端头尾过 渡架的限位作用阻止输送机的下滑。 ３） 人为调整运输机推移方向，阻止其下滑， 并逐步回调。即：工作面每５～ｌ０架准备一个５０ ｔ 千斤顶，推移运输机前把千斤顶尾部固定在运输机 下滑方向的邻架底座前，顶部顶在运输机与本架相 连的窝槽内。推移运输机主要通过５０ ｔ千斤与支 架的推移装置共同来实现。一般与其它几种方式联 合使用。 ４） 后部输送机控制，由于后部输送机是通过 大链与支架底座一侧配置的拉后部输送机千斤相连 接来完成后部输送机的拉移，这种软连接方式难于 控制后部输送机的下滑，其下滑的程度比前部输送 机更为严重，在实际生产中，通过调整拉溜链来控制 后部输送机的下滑，同时要在工作面准备５００ ｍｍ、 ７５０ ｍｍ、１ ０００ ｍｍ的调节槽，待输送机下滑难以控 制时，及时通过更换调节槽来保证后部输送机机头 和转载机的合理搭接。在工作面生产期间，采取有 效措施可使工作面后部输送机的下滑得到控制，达 到预期的目标。 ５） 摆架作业。对大倾角综放工作面尽管采 取了许多防倒滑措施，但仍无法彻底消除设备倒滑 的影响，特别是在倾角２５。以上的煤层条件下，支架 倒滑、挤死架现象时有发生，针对这种情况，在实际 生产中，加强了对工作面支架工作状态的检查，发现 支架有倒滑、挤死架的倾向时，在支架拉移的过程 中，利用单体液压支柱和摆架千斤对倒滑支架进行 辅助拉架，同时要利用好支架侧护板及时调整支架 的状态，确保实现工作面的正常回采。 ４煤墙片帮、支架上方冒空漏顶的防治措施 五阳煤矿现开采的３ 煤层裂隙发育、煤质酥 软，后部放完煤后经过一段时间，受支承压力前移影 响，顶梁及前梁上部煤体压酥碎裂，造成架上架前冒 空，遇到周期来压时，引起煤壁大量片帮跨落出现漏 顶，最大片帮处达到１．３ ｍ以上，支架前梁上方冒落 高度达３～５ ｍ，严重影响了工作面的安全回采，同 时因架问漏煤造成的浮煤堆积也给人工清煤带来了 很大的工作量，为有效控制顶板煤墙，在移架时采用 带压移架，做到少降快移，及时走出超前架，对片帮 超过循环进度时，要在煤墙替柱管理顶板。在允许 范围内适当降低采高，以缓解煤壁片帮，有利于顶板 管理，同时采用减小截深，缩小控顶距，降低截割阻 力，减少采煤机运行负荷等一系列方法。在５１０２工 作面回采时，除采用常用方法外，应用了在煤墙、顶 板预注马丽散化学加固材料， （下转第６４页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年２月 王鸿俊：太岳矿区下组煤聚煤规律分析 第１７卷第２期 植物化石，较硬。视电阻率幅值较高，似细粒砂岩反 映，为较饥饿型岸线沉积特征。砂岩成熟度较高，具 尘”），河岸较为牢固，河流仅在很窄的河道垂向发 育，很少有侧向迁移及曲流边滩沉积，只在偶发性的 洪泛期有细碎屑（主要为泥质）溢出河道，但不久即 被沼泽水沉淀，导致河道附近煤层分叉变薄，并且灰 分增高。在远离河道外，泥炭沼泽有足够的时间和 空间发育。泥炭沼泽发育的同时也改善了气候环 波状、脉状层理、中小型交错层理等沉积构造，层面 含炭质、植物碎屑及白云母片，多显逆粒序。系来源 于大型碎屑沼泽河流的浅水型三角洲前缘沉积。 ２环境演化 ２．１ 聚煤前 境，调节了地表降水，平衡了地下水位，泥炭沼泽得 以在良ｌ生循环中可持续发展。 ２．３ 聚煤期后 本区位于华北巨型克拉通聚煤盆地中西部，与 盆地构造发展相同。经过中奥陶纪～中石炭纪长达 １００ Ｍａ以上的风化剥蚀及地球化学作用，形成凹凸 不平的喀斯特地貌，并残积了大量铁铝质粘土。中 石炭世本溪期海侵来临之时，对残积物进行改造，物 源碎屑也开始注入。由于早期水域连通性差、环境 局限，形成了泻湖、潮坪、潮道及碳酸盐台地、泥炭沼 由沉积特征显示，本区古地理格局与盆地基本 一致，海岸线总体呈ＮＮＥ向展布，海侵来自东南方 （长治附近该煤层顶板为泥灰岩），在泥炭沼泽发育 后期及期后，海侵来临，偶发性风暴潮海水进入泥炭 沼泽内部，或顺碎屑沼泽河道渗涌进更远的地方，改 造河道原有沉积并冲刷附近泥炭层，导致该部硫分 增高。此时，泥炭沼泽已进入衰退时期，海侵速度加 快，地下水位抬高，湮没泥炭沼泽；同时物源碎屑侵 入，三角洲前缘终止了本次泥炭聚积。 区北部距海岸线较远，在整个聚煤过程直到掩 埋阶段很少受海水影响，所以形成了低一特低硫煤。 泽，并可在小范围内共存的沉积环境，生成多种类型 的沉积物。随着周期性海水进退，物源碎屑的不断 输入，凹凸地形已逐渐“填平补齐”。物源区构造稳 定、盆缘泥炭沼泽开始发育。森林密布，限制或减弱 了物源碎屑输入，同时著明的“华北ＣＰ翘板运动” 开始显现，海退开始，形成广泛的、以化学沉积相起 主导作用的泻湖相铝质泥岩、粘土质泥岩，等待盆控 型泥炭沼泽的来临。 ２．２聚煤期 ３结论 区内下组煤层及其煤质主要受同生环境的影 响，聚煤期前及期后环境对盆控型泥炭沼泽起区域 性的控制作用。据此可以预测，无论是在本区东部 或是西部，远离砂体部位均能找到可采煤层，东南部 （深部）有厚煤层。在北部及西北部可找到低一特 低硫煤。 ［责任编辑：王玉梅］ 随着海水进一步退出，泥炭沼泽在广阔平坦的 废弃泻湖上开始发育，同期或稍后，在北部及中南部 发育有两条碎屑沼泽河流，这种河流具低能、清澈的 特征。或发源于物源碎屑河流，或来源于附近三角 洲分流河道，进入泥炭沼泽之后，遭到沼泽发育的严 格控制（森林植被及根系的限制，沼泽水的阻流“降 ＿二］＝＿＿二］ Ｌ Ｊ —Ｌ—Ｌ＿＝＿］ 一一＿＿ 一２１ 一Ｉ¨［ 一…一一一．ｊ ３＿ｌｌ＿一二［＿＿］ …［＝＿］主 ｌ＿ｌ二一Ｊ一一一］＝Ｊ一 ｊ 一一 一７ ＿二 ［＿＿］［＿＿］ ［＿ｂ＿＿ｌ＿＿＿ｌ＿ ｌ１．１ （上接第５２页）有效控制了回采期间的煤墙片帮和 五阳煤矿利用现有缓倾斜设备布置大倾角综放工作 顶板冒落问题，实现了工作面的高效回采。 面，在生产实践中采取有效措施控制设备的倒滑，实 ５结语 现大倾角工作面的高产高效回采是可行的，最大限 度发挥了综采设备的效能，这对今后大倾角工作面 的开采具有现实的指导意义。 ［责任编辑：张雪松］ 通过对大倾角综放工作面生产实践，成功的解 决大倾角工作面设备倒滑等一系列技术难题，并总 结出一整套控制设备倒滑的经验和技术。实践证明