邢東礦大傾角仰采工作面管理技術研究

武慶興

摘要：該文對綜采工作面大傾角仰采存在問題進行了分析，提出了仰采切實可行的安全技術措施及方法；對2222面的成功開采經驗進行了總結。

關鍵詞：綜采 仰采 技術管理

1 工作面基本情況

邢東礦2222工作面布置于二水平軌道下山以南，-980集中運料巷以東，其東部為邢東礦礦區邊界，其南部目前尚未有巷道工程，工作面標高-980～-1200m，地面標高：+55.7～+58.5m，工作面南鄰高家屯村、東鄰大色村莊，所采煤層為2#煤，厚度3.2～4.2m（平均3.7m），煤層傾角10°～18°（平均14°）。工作面設計推進長度711m，切眼長度163m，運料巷掘進長度857m，運輸巷掘進長度833m。煤層頂板直接頂板為粉砂巖，平均厚度為3.5m，局部地段存在粉砂質泥巖，厚約0.2～0.8m。老頂為細砂巖，平均厚度為7.3m。老底為細砂巖，厚度為4.7m。根據2222工作面所在區域地質條件以及該區域周圍現有的通風、運輸等系統，2222工作面采用仰采布置較為合理。

2222工作面采用單一厚煤層一次采全高后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，綜合機械化采煤，采用MG500/1140-WD型雙滾筒采煤機落煤，裝煤，SGZ-800/2*400型刮板運輸機運煤，ZY5000/25/50型掩護式液壓支架支護頂板。

2 大傾角仰采存在的主要問題及分析

2222工作面整個回采過程為仰采，仰采角度平均14°，局部地段達到18°。因此，工作面開采面臨以下主要問題：

①工作面頂板難以控制。2222工作面普遍存在一層200-800mm偽頂，從力學角度分析，工作面頂板在自重力的作用下，有一沿頂板法線和向采空區方向的分力，而且這一分力隨仰采角的增大而增大。

因此，工作面機道偽頂板極易冒落。偽頂冒落，會造成采高增加，支架無法接頂，最終造成直接頂冒落。

②工作面煤壁易片幫。由于仰采角度較大，工作面運輸機每推進一個循環步距，運輸機的里沿和外沿出現19cm的高差。運輸機里外沿不平還有近18°仰角，由此造成采煤機割煤后，煤壁出現一向采空區方向的俯角。煤壁在自重力的作用下極易片幫。

③控頂區內架間浮煤增多，增加了清理浮煤的工作量。由于煤壁不垂直，有向采空區方向的俯角，在采煤機落煤時或煤壁片幫時煤炭極易拋落到控頂區內，加大了清理浮煤的工作量。

④工作面機頭、機尾三角區，頂板難以控制。因為受運輸機電機影響，工作面機頭、機尾支架落后一排，在以往俯采工作面，普通支架可以很好地支護三角區，但是在2222大角度仰采工作面，由于片幫影響，三角區空頂面積增大，普通支架難以支護，易發生冒頂。

3 仰采措施

3.1 合理改裝設備

3.1.1 工作面液壓支架改造。2222工作面所用的液壓支架為ZY5000/25/50型兩柱掩護式液壓液壓支架。最小支護高度2.5m，最大支護高度5m，一級護幫長度650mm，二級護幫長度1100mm。

為適應仰采工作面，在原有的一級護幫長度下加長500mm，護幫總長度增加到2250mm。

針對工作面機頭、機尾片幫較嚴重，控頂面積大的難題，將工作面機頭四臺、機尾三臺支架頂梁加裝伸縮梁，頂梁最多可伸長800mm，工作面割完機頭機尾后，在推移刮板輸送機之前可以提前將頂梁伸縮梁伸出，保證了三角區頂板支護。

因工作面為仰采工作面，原支架腳踏板產生傾斜，人員在支架內行走，容易滑倒。現根據工作面傾斜角度，在支架腳踏板下加裝可調節裝置，根據工作面坡度將支架腳踏板調平。

3.1.2 采煤機加裝可調試頂蓋和擋煤板。采煤機在回采過程中，因仰采角度，機身向老空方向傾斜。采煤機在割煤過程中，掉落的煤塊，容易沿機身傾斜方向滾落傷人。

解決方法：

①通過研究在采煤機上加裝擋煤板和可調式采煤機頂蓋，可根據仰采角度，及時調整采煤機頂蓋成水平角度。②降低機組滑靴高度，將平靴墊高，使割煤機割出的煤壁倒斜角度減小。

3.1.3運輸巷安裝輔助牽引裝置。在工作面運輸巷內安裝了大直徑、大行程的千斤頂配運輸機鏈條，作為輔助動力牽移運輸巷轉載機和皮帶機尾。

3.2 采用柔性錨桿加固煤壁，防止片幫

2222工作面最深達到-1200m，地壓大，煤壁容易松散，造成片幫。為加固煤壁強度，使用柔性錨桿技術。

柔性錨桿支護方法：每隔3架（每6m）在工作面煤壁距頂板1.5m處沿煤層傾向打一個7m深、直徑為45mm的深孔，配合四分鐵管下直徑15mm麻繩，注漿加固，每孔注漿不得超過8桶。

工作面每推進5刀（3.5m）注漿一次，上次布置注漿孔與下次布置注漿孔的位置錯開，呈邁步式布置方式。

注漿過程中需要及時根據現場實際情況對注漿孔布置參數進行變更，煤壁破碎時及時加密，煤壁完整、傾角變小時減少孔數甚至不再打眼注漿。

3.3 工作面運輸機角度控制，保證工作面正常回采

因人為因素，采煤機司機對運輸機仰采角度把握不準確，很容易造成采高增加，工作面跟不上煤層角度變化，最終造成工作面割地板，托頂煤，工作面無法推進。

仰采工作面正常回采，必須要嚴格地控制好工作面運輸機角度，防止運輸機大起大落。例如工作面仰采角18°，計算發現運輸機調整到25°，工作面采高降低1m，需要推進8.5m左右。運輸機角度為0°，每推進3m，采高將增加1m。

從數據上分析，采高降低困難，增加容易。為合理地控制工作面采高，防止出現采高過大，造成頂板事故，運輸機角度必須控制合理，為此必須加強現場支架和運輸機角度的管理。要求支架工每五架進行一次測量，發現運輸機角度山勢不對，及時調整運輸機角度，防止采高增加。

3.4 采取有效安全防護措施

①在支架立柱上加裝護網，又分為金屬網與柔性網，金屬網采用角鋼配合10mm鋼筋焊接成600×800mm護網，固定在兩立柱中間。柔性網采用網孔50X50ram的尼龍編制網聯結組成，長8m，寬4m。依次排開，固定在支架頂梁上，呈自然下垂。通過雙網共同作用，防止煤壁片幫或采煤機割煤時大塊煤矸的飛出傷人。

②優化采煤工藝：由割煤→移架→移運輸機調整為移架→割煤→移運輸機，實現了超前移架，不留端面距，有效地控制了機道頂板。

③人員防護措施：采煤機運行時，采煤機司機堅持搖控操作，站在距離滾筒上方5m的支架內操作，割煤過程中須有專門機組司機站支架內提前1-2架收護幫，以滾筒割不著護幫為原則，不得將護幫全部收回，防止片幫煤傷人，滾筒割過后及時將護幫打出，割煤與護幫打出間距最大不超過3個支架。采煤機割煤時，割煤地點上下10架范圍內人員躲在支架內，防止飛濺出的煤塊和片幫的煤體滑落傷人。

4 結束語

大傾角仰采給安全高效開采提出了新的課題，邢東礦客觀地分析了仰采面臨的不利因素，提出了安全可靠的技術措施，實現了2222工作面安全高效開采，為大傾角仰采積累了寶貴經驗，拓寬了綜合機械化采煤的應用空間。

參考文獻：

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