大傾角復雜不穩定煤層綜采工作面仰采開采技術

王延閣，黃鋼輝，彭永波

平頂山天安煤業股份有限公司五礦，河南 平頂山 467091

綜采工作面頂板、支架、運輸機的管理是綜采技術管理的關鍵，特別是在大傾角極復雜不穩定煤層仰采開采過程中，頂板、支架、運輸機管理不合理，會造成頂板事故和機電事故，從而降低原煤產量，提高材料消耗。因此對大傾角極復雜不穩定煤層綜采工作面仰采開采技術研究，對實現礦井高產高效具有現實意義。

1 工作面概況

己16-17-22260采面為五礦二水平己二擴大采區西翼第三個區段的綜采工作面，上鄰的己16-17-22240采面和下鄰己16-17-22280采面已回采結束，該形成孤島工作面。煤層傾角10°～27°，平均19°；煤厚為0.8m～6.8m，平均煤厚為4.2m；采面走向長度為560m，傾斜長度為120m，工作面標高-416m～-464m，垂深528m～572m；基本頂為細粒砂巖；直接頂為砂質泥巖；偽頂為炭質泥巖；直接底為泥巖；老底為砂質泥巖；該采面回采的己16-17煤層為煤與瓦斯突出煤層。

2 工作面初采情況

己16-17-22260采面共揭露斷層2條走向正斷層，落差分別為8m和10m，由于受兩條斷層影響采面中間形成一個背斜構造，局部傾角最大達到35度以上，同時煤層上抬，該采面在回采中一直處于仰采。在初采過程中頂板控制、煤壁片幫、支架調整、保證運輸機、采煤機的正常運轉等問題嚴重制約了采面的推進度，影響礦井實現安全高產高效的目標。

3 仰采頂板控制

大傾角復雜不穩定煤層仰采開采過程中，工作面受仰采角度作用，頂板將產生向采空區方向的沿層面的分力，在此沿層面的分力的作用下，頂板懸臂巖層將向采空區方向移動，頂板極易出現裂隙和加劇破碎，冒落的頂板矸石，涌向采空區，并將沿頂端推向采空區。同理，煤壁的水平位移量也會增大，導致煤壁片幫，煤壁側無支護距離（面積）增大，更加促使近煤壁處頂板的下沉及破碎，使頂板維護條件惡化。

1）調整采面偽傾斜

使工作面與地質構造帶的夾角變小，從而減少地質構造在采面大范圍的揭露，降低頂板破碎地段揭露時間，防止應力集中，造成漏頂事故。（1）采用調采工作面下部的方法降低工作面仰采角度，調采比例為 1∶3，即機頭進 1 刀，機尾進 3刀；（2）工藝流程為：采煤機下端頭斜切進刀一移輸送機一順序移架一割煤一順序移輸送機一順序移架—返刀下行。

2）防止頂板漏頂

綜采工作面頂板控制使采面管理中的重要環節，當采面遇地質構造、老空區等，頂板破碎，應力集中，嚴重制約采面正規循環作業和威脅安全生產。防止頂板漏頂發生，可以提高生產力和降低安全事故的重要措施。（1）頂板鋪設金屬網，用扎絲聯牢；（2）拉超前支架，采面支架在非移煤壁區輸送機時均處于前置支護狀態，確保伸出支架前探梁端面距不大于0.2m；（3）斷層影響區域超前放炮護頂使用直徑大于180mm圓木作梁，DZ-25型單體液壓支柱作腿扶梯形棚控制頂板。

3）防止煤壁片幫

綜采工作面煤壁片幫是造成頂板事故的主要原因，煤壁片幫使頂板失去了重力方向的支撐力，造成壓力前移，應力集中，導致頂板斷裂，最后形成頂板漏頂。（1）仰采坡度大于15°時，控制采高3.0m ～3.3m，過斷層及頂板破碎時采高控制在2.8m～3.0m；（2）采面支架非割煤期間，全部打開護幫板，護緊煤壁；（3）沿煤壁打設背幫單體柱 ，其間橫放半圓木，防止片幫；（4）采煤機割煤時使用遙控操作，操作人員距采煤機滾筒3m～5m，防止片幫煤傷人；（5）破碎頂板煤壁區輔助打木錨桿固幫。

4）防止支架在仰采時后傾、倒架、下滑

工作面在仰采坡度大于15°或揭露斷層等地質構造時，局部頂板會突然掉頂或上抬時，移支架、抬支架架腳比較困難，促使工作面循環進度降低，造成動壓區前移至煤壁，煤壁側切頂，煤墻片幫、頂板掉頂，直接威脅人員進入煤墻的作業安全。（1）現場將200mm厚的方木料墊于支架底座箱后部，增大支架走向摩擦力；（2）移架時帶壓擦頂，先升前立柱，再升后立柱，支架前頂梁與頂板呈面接觸，嚴禁出現線接觸，確保支架的穩定性；（3）借助側護板帶壓移架；（4）移架后側護板全部伸出，使支架在傾向上有傾向作用力穩定支架；（5）歪斜支架在頂梁下補打單體戧柱輔助移架；（6）嚴格執行移架順序，堅持從工作面下部向上移架順序；（7）移支架時為了防止剛移支架處于初撐力階段與頂板的摩擦阻力小，容易造成支架后傾、倒架及下滑等，因此采取間隔移架方式；（8）支架推移到位后及時升起支架，達到初撐力要求，防止支架后傾下滑。

5）防止工作面刮板輸送機、采煤機下滑

在大傾角工作面，受重力及工作面坡度影響，極容易造成刮板運輸機下滑，運輸機下滑使支架的推移千斤頂與運輸機的連接裝置徑向力增大，造成設備損壞，同時消減支架推移千斤頂的軸向力，使運輸機推不到位置。（1）防止刮板輸送機向采空區側滑動造成進刀不夠，每次移輸送機后間隔5架支架推移千斤頂打至推位；（2）防止傾向下滑，無法運煤，采煤機割煤后，由機頭向上單向移輸送機，移輸送機時輔助使用戧柱防滑；（3）工作面仰采坡度大于15°時，采用分段集中移架移運輸機；（4）移運輸機前使用專用大鏈逐段吊起運輸機中部槽，在中部槽下墊入專用木楔，有效抬起運輸機中部槽，使運輸機抬起幅度與頂板保持一致。

4 大傾角復雜不穩定煤層仰采開采注意事項

1）采面嚴格按照質量標準化要求施工，必須達到“三平一直”；2）采面移支架、推移運輸機必須堅持從工作面下部向上部移架和推移運輸機；3）采面過斷層、裂隙、老空區等地質構造時要加強頂板管理、工程質量管理及設備管理。

5 結論

1）通過對大傾角復雜不穩定煤層仰采開采技術研究，工作面原煤產量大幅度的提升，平均月單產提高了2.0萬t；

2）采取各種措施有效的控制了刮板運輸機的下滑；降低頂板漏頂事故，防止了支架仰采時后傾及倒架保證了采面的正規循環；

3）通過對大傾角復雜不穩定煤層仰采開采技術研究與實施，提高了工作面的原煤產量和安全生產，實現了安全高產高效，同時為平煤股份五礦開采同類煤層積累了技術經驗。

[1]徐永圻.采礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.