8352大采深、大傾角、俯斜及調斜綜采關鍵技術研究①

李東明

(大屯煤電公司安全監察部，江蘇縣 221611)

8352大采深、大傾角、俯斜及調斜綜采關鍵技術研究①

李東明②

為實現大采深、大傾角綜采俯采及調斜開采的安全生產，需要解決煤壁片幫，工作面俯采過程中支架的前傾，支架的防倒、防滑、防咬，采煤機曲線齒輪防止咬輸送機和煤機翻倒與鉆幫，防止串矸等技術難題;本文針對開采實際困難，采取關鍵技術措施，提出專項調斜方案，并在孔莊礦8352工作面進行現場實踐，解決了復雜條件下安全回采的關鍵技術難題。

大采深;大傾角;俯斜綜采;調斜綜采

1 8352綜采工作面概況

8352工作面如圖1所示，材料道標高-518 m，溜子道標高-617m，屬深部采面，走向357 m，切眼長度150m，傾角31°，工作面前200 m為下山俯斜開采，俯采角6°～8°，煤層結構簡單，裂隙發育，局部含一層夾矸，K35鉆孔揭露一層夾矸，夾矸巖性為泥巖，厚0.82m，夾矸上煤厚2.04m，夾矸下煤厚1.48m。本工作面最大煤厚為3.10m，平均2.93m，煤層傾角27°～31°，平均28°。該工作面煤層頂板裂隙發育，煤層底板松軟。工作面已揭露斷層3條，其中fc1∠50°H=4.0 m，將對該工作面回采產生較大影響。

圖1 8352工作面簡圖

2 大傾角俯采關鍵技術措施

大傾角綜采俯采的關鍵技術難題是頂板管理防止片幫抽頂，工作面俯采過程中支架前傾、支架的防倒、防滑、防咬;采煤機曲線齒輪防止咬輸送機和煤機翻倒與鉆幫;防止串矸也是生產中必須解決的實際問題［1-3］。在實際操作中，首先必須控制煤壁質量，因為在俯采時，頂板將產生向煤壁的分力，從而使大采高的煤壁易發生片幫，如果片幫得不到控制，則頂板在片幫后產生局部頂板壓力過大給支護帶來困難;其次則是支護強度，如果支護強度低于規定值，則頂板易產生下沉，不便管理。

2.1 防治煤壁片幫的主要措施［4］

1)加強管理，用好護幫板，在機組割煤移架后，立即打開護幫板護幫。使工作面煤壁始終在擴幫板支撐下。

2)使每臺支架的初撐力達到設計要求，正確操作先移架后升柱。

3)提高煤體強度，工作面通過煤巖破碎帶或老頂來壓時加固煤壁，提高其整體強度。

4)采用及時移架的方法，在設計工作面時應避開上覆煤層遺留煤柱對工作面造成集中壓力;工作面推進方向應保證煤層節理應傾向煤壁。

2.2 防止支架前傾的措施

支架的立柱垂直于頂底板能使支架保持良好的支護狀況。在實踐生產過程中，當支架支撐阻力達3300 kN(支柱壓強39.7 MPa時)，支架向煤幫側向分力達1560kN;當頂板較破碎時極易造成支架的頂梁不能與頂板呈面接觸，在移架時要帶壓移架，使移輸送機形成的臺階變成與頂板平行狀態，確保移架后立柱垂直頂底板。

2.3 防止串矸的措施

俯采期間煤壁區基本平、直、齊，無片幫漏頂現象。在生產過程中老塘側支架間串矸現象較嚴重，采取加強架間距管理，側護板擋矸。對于底部竄入的矸石采取即時人工清理可使工作面移架正常，保持工作面正常推進。

2.4 大傾角工作面防治支架下滑、倒架、咬架、擠

架的技術措施［5-6］

1)嚴格按規定采高，沿底割煤，嚴禁出現挑頂或臥底過量;

2)嚴格執行跟機移架操作，同時割煤后及時推出伸縮梁，及時支護好暴露的頂板及煤壁;

3)移架操作執行帶壓擦頂移架，嚴禁大起大落;

4)移架過程中，必須做到伸縮梁的收縮量與移架速度相適應。

5)液壓支架移動到位后，必須立即推出前、后立柱，使頂梁與頂板有效接觸，同時側護板必須立即推出，并確保支架均勻布置。

6)偽斜開采防止支架下滑及上竄。下端頭超前上端頭控制在12 m較為合適，既能抵消支架在推移過程中產生的下滑累計誤差，又能保證支架與前部槽處于垂直狀態。

7)擠架、咬架、倒架的處理。首先檢查相鄰支架活動側護板推出狀況;其次應依據擠、咬、倒架方向，確定調整順序，一般情況下采取自上而下，處理過程嚴格執行邊處理邊移架的原則，切忌原地處理。調整后應對所調支架加打單體柱(戧柱)，只有在走向正常后方可撤銷戧柱。

2.5 大傾角工作面輸送機防下滑技術措施

1)溜子道超前材料道12 m左右，具體根據工作面頂底板巖性進行適當調整，采用從上端頭斜切進刀，單向割煤、往返割一刀的工作方式;

2)嚴格把握運輸機推移順序。為防止運輸機向下順槽方向下滑，必須從工作面下端推移運輸機。推移運輸機時用單體液壓支柱頂住機頭(尾)，推移時將首先推移完的機頭(尾)錨固后，用單體支柱斜支在運輸機底座下側，然后再繼續推移。加強回采期間的頂板管理，必須帶壓擦頂移架;

3)在運輸機兩端架設錨固支架及錨固千斤頂，安裝專門的防滑千斤頂。另外，由于受到運輸機水平彎曲角度的影響，為防止在偽斜開采過程中損壞運輸機中部槽，根據實際情況，下順槽端頭每多返2～3刀時必須走一次通刀。

3 8352工作面由俯采調斜為大傾角推采的關鍵技術

3.1 調斜方式的選擇

8352工作面由于條件限制，旋轉中心點在材料道轉彎點，因頂板難于維護，在旋轉中心的支架不動上出口頂板將無法進行管理，不利于安全生產，經充分論證分析，我們將旋轉中心由工作面材料道三岔門處移至工作面外面即以虛中心進行旋轉，保證安全順利通過復雜的工作面條件，使工作面在大傾角情況下由俯采開采過度到大傾角開采，8352工作面旋轉示意圖如圖2所示。

圖2 8352工作面旋轉示意圖

3.2 旋轉參數及程序［6］

3.2.1 旋轉虛中心的確定

根據圖2計算材料道虛心旋轉的距離比實心旋轉點提前了17 m，根據我礦實際情況及以往成功經驗，提前調斜距離定為20 m。材料道需推進20 m，溜子道需推進80 m。為減少旋轉太急，工作面支架上竄下滑難以控制，增加管理難度，決定提前20 m(材料道為準)進入虛旋轉，完成一個循環后，采用實中心完成一個循環，后平行推一峒，完成一個大循環。整個旋轉過程始終堅持“能旋即旋，不能旋平推”的原則，直到旋轉結束。

3.2.2 調斜面相關參數的確定

1)虛中心調斜每循環割煤刀數。經計算:每循環割煤刀數為12，確定長短刀數比為1∶4;

2)工作面調斜過程中每次調斜架數及調斜參數。將工作面105架(平均)分成5段，其進刀拐點支架從機頭到機尾方向依次為20#、40#、60#、80#、105#，每次調架長度為20架。每個循環支架調斜角為6°，根據支架的幾何尺寸，計算得調架時，每次機頭調向6°。

3)機頭上伸縮量和加長量。實際上由于溜子道弧型布置，推進中不斷加減溜槽，上伸量體現不出來，但機頭為基準原則不變(機頭正對上幫);機尾加長量(小面)=旋轉后實際面長-旋轉前實際面長=154 m-159.6 m=5.6 m，需加架5.6/1.5=4架。

即整個旋轉過程中，以機頭為基準，把小面留到機尾，便于加架，達到2架長度加一次支架。旋轉結束共加4架。

3.3 旋轉實施及控制措施

1)從提前調面開始，選用虛中心短刀斜切，先零后整的方法進行回采;具體工藝是煤機分別于 20#、40#、60#、80#、104#下行割煤，上行跑空刀，由下往上移溜;

2)調面期間，煤機割完每一個拐點從下往上利用側護板和單體將支架尾部下調30mm，逐架進行;

3)工作面調面回采到溜子道推采過轉彎點后，要求工作面機頭位置超前機尾15 m左右、同時工作面溜子機頭既不下滑也不上竄;

4)在調面過程中一般每一刀都要割通機尾，機尾端支架稍微移動即可，以不擠架、不咬架為準;調面回采期間每次移架前必須對支架進行調整，確保支架垂直于工作面溜子，保證支架不擠不咬;

5)調面過程中若出現擠架、咬架、調斜時，必須及時調整并割通刀，并在全面推溜移架過程中調整;調面過程中支架最大仰俯角不得超過7°，支架歪斜角度不得大于5°，否則必須進行調整;

6)調面過程中每次拉茬不要在同一地點，且拉茬要長一些，保證工作面成直線，不得出現死彎，拉茬段的支架要適量前移，確保支架不擠不咬;

7)調面過程中工作面面長將逐漸加長，最大可延長10 m左右，到調面結束后工作面面長將比調面前增加5.6 m;同時工作面溜子還要上竄，煤壁影響移機頭機尾，必須放炮做機窩，保證拉移機頭機尾時不受影響;

8)工作面調面期間要盡可能地讓工作面溜子和支架下滑，工作面機頭最多在現在的基礎上再延一節溜槽，主要是以延機尾為主;

9)工作面兩端頭無支架段采用邁步長梁支護方式(前后雙套4 m-∏梁支護)，∏梁一梁三柱，成對使用;

10)由于溜子道有兩個拐點，弧形設計，加上工作面機頭、機尾加溜、縮溜多次，小面處在變化中，但總原則是機頭與溜子道上幫齊沒有變，可以允許機尾出現小面。

4 研究結論

俯斜開采是我礦首例，在初采的過程中，造成煤壁多處大面積片幫，出現咬架、擠架及支架多有傾倒危險，經過技術理論探究，摸清了大采深、大傾角俯斜開采時的頂板運動及支架管理技術要領，為國內外同類條件煤層實現安全開采探出了新路子。為今后深水平大傾角機械化開采奠定了理論基礎和寶貴經驗，實現了安全無事故開采，具有很好的社會和經濟效益。

［1］ 陳福印，劉培浩.ZF4000/16/28型綜放支架配套工作面調斜實踐［J］.煤炭科學技術，2009，12(39):37-39

［2］ 張忠玉，楊賢江等.邊角煤綜采工作面多次調斜技術的應用［J］.煤炭科學技術，2009，11(9):25-26

［3］ 王志杰.采煤工作面調斜方法比較及其應用效果［J］. 山東煤炭科技，2004，(11):29-30

［4］ 李俊斌，涂敏.大采高俯斜綜采工作面礦壓顯現規律［J］. 山東煤炭科技，2004，(1):49-51

［5］ 徐家敏.大幅度不等長調斜技術在綜采工作面的應用［J］. 中州煤炭，2011，(7):59-61

［6］ 徐新亮，裘世，等.大幅度調斜技術在綜采工作面的應用［J］. 煤礦開采，2008，12(13):26-27

Key Technology Research on Large Mining Deep，Big Dip-angle，Down-inclined and Slope Adjustment fully mechanized mining

LI Dongming

(Datun Coal-electricity Corporation Security Supervise Department，Peixian JiangSu，221611)

For realized safety production in the mining of large mining deep，big dip-angle，down-inclined and slope adjustment，it’s needed to solve the problems of coal wall split，supports pith，collapse，slide and bite in the course of working face down-inclined mining，coal mining machine curve gear wheel bite belt conveyer，overturn and bore side，cluster of waste rock.In this paper，aim at the real mining problems，the key technology measure and specialized slope adjustment scheme were adopted and carried out in Kongzhuang Mine.The conclusion indicated the special mining scheme can effectively resolve the key technology problems in complex conditions.

Large mining deep;big dip-angle;down-inclined fully mechanized mining;slope adjustment fully mechanized mining

TD823.21

A

1672-7169(2012)03-0064-04

2012-05-06

李東明(1965-)，男，陜西銅川人，大學畢業，大屯煤電公司安全監察部工作人員。