急傾斜綜采工作面煤矸飛躥事故預(yù)防

李 毅

重慶大學(xué)，重慶 400044

急傾斜綜采工作面煤矸飛躥事故預(yù)防

李 毅

重慶大學(xué)，重慶 400044

針對(duì)大傾角煤層或急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁綜采工作面支架前方、支架之間和順工作面方向的煤、矸飛躥傷人，提出了通過安設(shè)支架前方擋矸裝置、支架之間擋矸裝置、架間擋矸裝置的預(yù)防方法，同時(shí)，指出采用的預(yù)防裝置應(yīng)具備安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、易換。

急傾斜；綜采工作面；擋矸裝置；防護(hù)

礦井生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化，是國(guó)內(nèi)外先進(jìn)煤礦區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀，也是其它煤礦區(qū)努力的方向。在各類煤層中，相對(duì)于緩傾斜煤層、傾角較小的傾斜煤層開采而言，大傾角煤層和急傾斜煤層的綜合機(jī)械化開采技術(shù)和裝備發(fā)展緩慢。究其原因，主要是由于煤層傾角增大，工作面設(shè)備的工作能力、穩(wěn)定性和頂?shù)装蹇刂频染哂刑厥庑裕枰嗅槍?duì)性地研究、解決。其中，工作面煤（矸）滾落傷人、毀壞設(shè)備是必須解決的重要問題之一。

在大傾角、急傾斜煤層工作面，采煤機(jī)割下的煤（矸）、煤壁片幫產(chǎn)生的煤（矸）和工作面頂板局部冒落的矸石可能竄入工作面，并沿傾斜方向快速向下滾動(dòng)，引發(fā)傷人、毀壞設(shè)備等事故，嚴(yán)重影響了工作面的正常生產(chǎn)。

1 支架前方煤矸預(yù)防

國(guó)內(nèi)外按煤層傾角的大小分類，將煤層傾角分為緩傾斜煤層、傾斜煤層、急傾斜煤層。煤層傾角在25°以下為緩傾斜煤層，25°到45°為傾斜煤層，大于45°為急傾斜煤層。煤層傾角大，采煤工作面割煤機(jī)割下的煤、矸掉在采煤工作面液壓支架內(nèi)后，會(huì)沿著采煤工作面傾斜方向快速滾動(dòng)或飛躥。由于采煤工作面底板的不平整和煤、矸形狀不規(guī)則等，煤、矸在快速滾動(dòng)或飛躥中，隨時(shí)都有可能改變運(yùn)動(dòng)的方向滾入或竄入綜采工作面的液壓支架內(nèi)，而綜采工作面液壓支架內(nèi)是人員行走和作業(yè)的通道和空間。在生產(chǎn)過程中，一旦有煤、矸滾入會(huì)竄如綜采工作面的液壓支架內(nèi)，煤、矸極易再沿著液壓支架的通道向下快速滾動(dòng)或飛躥，如果人員躲避不及時(shí)，就會(huì)因此而受傷或死亡。

四川廣能集團(tuán)周邦遠(yuǎn)等人針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了一種傾斜和急傾斜綜采液壓支架架前擋矸裝置，液壓支架與架前擋矸裝置裝配如圖1所示。當(dāng)采煤工作面大需要擋煤矸時(shí)，每架液壓支架前方的擋矸板在液壓千斤頂?shù)淖饔孟拢仙叫枰獡趺骸㈨返母叨龋乐共擅哼^程中的煤、矸滾入或竄入液壓支架內(nèi)，確保液壓支架內(nèi)操作人員和行人的人身安全。當(dāng)需要觀察采煤機(jī)械或煤壁情況或不需要擋矸時(shí)，通過液壓千斤頂?shù)氖湛s使擋矸板降低，方便作業(yè)。

2 支架之間煤矸預(yù)防

雖然在大傾角、急傾斜煤層工作面，煤（矸）飛躥主要是采煤機(jī)割煤時(shí)產(chǎn)生的，架前擋矸裝置能防護(hù)大部分煤矸，如圖1所示，但是在移架過程中，相鄰兩支架間產(chǎn)生錯(cuò)距，飛躥的煤矸就有可能從支架間空隙處竄入液壓支架內(nèi)傷人、打壞設(shè)備等。

圖1 架前擋矸裝置裝配示意圖

圖2 側(cè)向擋矸裝置裝配示意圖

針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)了一種傾斜和急傾斜綜采液壓支架側(cè)向擋矸裝置，通過在移架產(chǎn)生錯(cuò)距的兩架液壓支架架間安設(shè)側(cè)向擋矸裝置來防護(hù)，側(cè)向擋矸裝置與液壓支架裝配如圖2所示。由于在采煤過程，液壓支架的移動(dòng)是每3～4架一起移動(dòng)，因此，安設(shè)側(cè)向擋矸裝置可以間隔3～4架，根據(jù)移架情況而定。側(cè)向擋矸裝置通過鉸接連接在液壓支架頂梁起到防護(hù)作用。

3 順工作面煤矸預(yù)防

在大傾角煤層或急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁綜采工作面內(nèi)，滾落煤（矸）傷人和毀壞材料設(shè)備主要在支架前方、支架之間和順工作面方向。支架前方、支架之間通過架前、側(cè)向擋矸裝置起到防護(hù)。然而，急傾斜工作面上方由于礦壓、放頂?shù)扔绊懀瑥捻敯迕奥涞拿喉芬矘O易從上方順工作面沿液壓支架滾動(dòng)，傷人、損壞設(shè)備。因此，順工作面解決滾落煤矸傷人也是必須解決的問題。

圖3 架間擋矸裝置裝配示意圖

針對(duì)大傾角煤層或急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁綜采工作面的順工作面方向煤、矸飛躥傷人，通過安設(shè)一種輕型架間擋矸裝置來防護(hù)，如圖3所示，所安設(shè)的裝置具備安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、易換，同時(shí)，既能適應(yīng)支架升降，也能保證工作人員通行時(shí)的開閉，還能隨著工作面推進(jìn)方向換向而反向。應(yīng)用結(jié)果表明，該裝置能對(duì)液壓之間內(nèi)的工作人員、設(shè)備進(jìn)行防護(hù)。

4 應(yīng)用實(shí)例

綠水洞煤礦是西南片區(qū)煤炭生產(chǎn)礦井機(jī)械化裝備率最高、最先進(jìn)的企業(yè)，是四川華鎣山廣能（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（原華鎣山礦務(wù)局）的主產(chǎn)礦井。年生產(chǎn)能力被重新核定為120萬t，并配有最現(xiàn)代化的重介模塊洗煤廠，確保原煤全部入洗加工和產(chǎn)品質(zhì)量，洗精煤年產(chǎn)量可達(dá)50萬t。煤種為優(yōu)質(zhì)主焦煤和焦肥煤。

但是，隨著開采深度的增加，煤層傾角逐漸增大，煤、矸竄入液壓支架內(nèi)傷人嚴(yán)重影響了機(jī)械化裝備的有效發(fā)揮。綠水洞煤礦目前采煤工作面最大傾角達(dá)55°～58°，一般傾角均在55°左右，煤層厚度為2.5m～3.5m，走向長(zhǎng)度1400m，工作面傾斜長(zhǎng)130m，煤炭?jī)?chǔ)量70余萬t，是建礦20多年來該礦遇到的傾斜度最大、走向最長(zhǎng)、煤儲(chǔ)量最多的工作面。

為有效解決煤、矸傷人，綠水洞煤礦在現(xiàn)3213工作面的液壓支架前端安設(shè)支架前方擋矸裝置，每隔3架安設(shè)側(cè)向擋矸裝置，液壓支架內(nèi)順工作面方向安設(shè)架間擋矸裝置。通過大量觀察和礦山工作人員使用反饋，采用液壓支架、架前擋矸裝置、側(cè)向擋矸裝置、架間擋矸裝置聯(lián)合配套使用，不僅對(duì)液壓支架內(nèi)工作人員、設(shè)備有效的保護(hù)，而且在同樣的生產(chǎn)條件下，大大提高了生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮了生產(chǎn)設(shè)備的作用，同時(shí)，生產(chǎn)輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、易換、安全可靠。

5 結(jié)語

在四川廣能集團(tuán)綠水洞煤礦3213工作面，采用液壓支架、架前擋矸裝置、側(cè)向擋矸裝置、架間擋矸裝置聯(lián)合配套使用，不僅對(duì)液壓支架內(nèi)工作人員、設(shè)備有效的保護(hù)，而且在同樣的生產(chǎn)條件下，大大提高了生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮了生產(chǎn)設(shè)備的作用。在同樣出現(xiàn)該問題別的礦區(qū)可以采用類似的方法進(jìn)行煤矸防護(hù)，保證人員、設(shè)備安全。

[1]陶連金，王泳嘉. 大傾角煤層采場(chǎng)上覆基巖的運(yùn)動(dòng)與破壞[J]. 煤炭學(xué)報(bào)，1996，21(6）：582～585.

[2]周邦遠(yuǎn)，王 麗，李加林等. 一種傾斜和急傾斜綜采液壓支架液壓側(cè)向液壓擋矸裝置[P].中國(guó)：200820098500.3，2009.03.18.

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.046