大傾角綜合機械化采煤生產工藝及其安全管理研究

杜建偉

（山西潞安集團余吾煤業有限責任公司，山西長治046000）

引言

隨著社會經濟的迅速發展，人們對煤炭的需求量不斷提升，大傾角煤層的開采項目也日漸增多，而大傾角煤層多是傾角在35°～55°的煤層，這類煤層開采難度較大，如果沒有掌握相應的采煤生產工藝，則會發生安全事故，經濟效益也無法全面實現，所以必須要提升采煤工藝，加強安全管理。

1 大傾角綜合機械化采煤工藝重點

1.1 大傾角綜采工作面的頂板管理技術

大傾角綜采頂板是指采煤工作面中使用的頂板，因大傾角煤層的傾斜度較高，通常在35°以上，且煤層不同地方的平整度與煤層厚度不同，所以頂板的選擇必須要合理，以起到較強的支撐作用。我國的煤層大多是在南方地區，這些地區的煤層中有一定的斷層，導致煤層的“碎塊化”更為嚴重，在開采中，對“斷層”處的把握不夠會使工作面的煤巖體垮落，從而使頂板短時間內受到較大的沖擊，在巨大的沖擊壓力下中心轉移，極易出現片幫、冒頂等情況，致使煤巖層的瓦斯涌出，從而威脅到作業人員的安全，所以在頂板管理方面，必須要確定好頂板的重心以及支架的安裝[1]。

1.2 大傾角綜采液壓支架穩定性

綜采液壓支架在大傾角綜合機械化采煤中作用極大，為了使采煤活動安全穩定進行，必須要保障其穩定性，減少液壓支架下滑、變形等情況，提升采煤工作質量。具體來說，保障大傾角綜采液壓支架穩定性，首先要求在支架設計時從防滑、穩定的角度出發，選用防滑類材料，保證支架本身的質量；其次需要依據實際煤層的開采條件進行設計，以增加支架的可行性與實用性；最后，為保障液壓支架的穩定性，還需相關人員分析與液壓支架相關機械的特點，從整個開采活動的角度出發進行構建。

1.3 大傾角工作面兩巷布置

大傾角綜合機械化采煤過程中，必須要注重端頭區（工作面與兩項交叉部分），該處是通風、運輸以及采煤的關鍵部分，如果沒有相應的工藝對其進行布置，則通風不佳或運輸不便，最終導致開采效率低下，存在開采安全隱患。因此在兩巷布置處，需要對煤層的傾斜角度進行分析，依據具體的作業情況來調整兩巷的夾角，避免設備上下滑動。在大傾角工作面兩巷布置中的工藝重難點便是對夾角的控制，除需要精確的數據外還需要有豐富的經驗。

1.4 大傾角輸送機、采煤機設置

對于輸送機與采煤機來說，其工藝難度相對較低，只需依據煤層的傾斜角度進行調整便可，如果煤層的傾斜角度較大，那么對采煤機的影響會比較大，易使采煤機出現倒滑現象。在實際采煤工作中該現象比較常見，采煤機以及輸送機的實際位置常與預計位置不同，故而在該環節需要控制其左面的偽傾角，并依據具體情況進行調整，使輸送機與采煤機的實際位置達到預計位置，再進行開采。

2 大傾角綜合機械化采煤實踐

2.1 設備的配套選型

A項目是采區內的第2個工作面，走向860 m，兩巷的傾斜長度為145 m，依據走向平行布置。A項目受采取內地質構造影響，該地方的煤層傾角在28°～36°之間，角度變換較大，煤層厚度約為2.4 m，其周圍是粉砂巖以及菱鐵礦，內部有瓦斯，瓦斯的涌出量較大，約為14.13 m3/t，所以如果沒有選用合理的工藝，該處會存在爆炸風險。在開采前，所選用的設備主要為液壓支架、刮板輸送機、中雙鏈、轉載機、帶式輸送機、采煤機、無極繩絞車、乳化泵以及移動變電站，其中除卻液壓支架為97架外，其余均為1臺，該處設備在選擇時依據煤礦采煤工作面生產的三要素選定，即技術條件、裝備水平以及管理層次。

2.2 開采過程中的重點注意事項

在開采過程中，所需注重的重點為“三機”防滑、兩巷設置及“一通三防”。具體來說，因為A項目的煤層傾角較大，所以“三機”防滑極為必要，如果滑動度較大，那么其實際位置與預計位置會有較大差距，使開采效果難以達到最佳，故而對防滑問題進行重視，所采取的措施是調采面刮板機機頭，讓機頭與機尾之間存在一定距離，并用2根單體液壓支柱打頂柱撐緊機頭，防止其下滑；對于兩巷設置來說，需要采用錨網梯（索）聯合支護，從而確定設備的穩定性；對于“一通三防”的管理，需要將瓦斯抽放管路放于采面上巷，同時還需要在割煤后將支護頂板及時移走，減少安全隱患[2]。

2.3 主要技術分析

大傾角煤層的開采技術主要有兩種，分別為放炮回采與機械化綜采。當前多數地方的大傾角煤層開采采用的是放炮回采，以A項目為例，通過構建模型與數據分析可以得出，放炮回采用該種方式進行開采時，平均日產量約為1 211.04 t，而采用機械化綜采，平均日產量約為2 427.84 t，兩者相較可以發現，機械化綜采的效率相對較高，但在采用該種方式進行開采時還需重視其安全管理。

3 大傾角綜合機械化采煤工藝安全管理分析

3.1 頂板安全管理分析

頂板安全管理主要是確定頂板的重心，采取措施增加頂板的承重性能，因而對于頂板的安全管理需要從數據搜集、質量管理、工作面偽傾角的控制以及部分預防措施四方面出發。具體來說，在數據搜集方面主要搜集的是煤層的壓力數據與頂板的近量值，在數據搜集之后還需通過構建模型來對數據進行合理分析，為后續作業奠定基礎；在質量管理方面，主要是對支架的管理，因為支架直接支撐著頂板，如果支架的支撐力小于頂板的承壓力，可能會造成頂板垮塌，從而影響作業人員安全作業，所以必須要確保支架的質量，保障支護安全；從工作面偽傾角的角度來說，需要依據具體的煤層傾角來確定，煤層傾角較大，則工作面偽傾角也要隨之調整，一般情況下工作面偽傾角在3°～18°之間，這樣才能盡可能的防止支架下滑以及頂板冒頂的情況出現，從而確保頂板穩定性[3]。

3.2 大傾角液壓支架安全管理分析

大傾角液壓支架安全管理包括的內容相對較多，分別是結構選擇、支架防倒工作、支架防滑工作以及復合型頂板端面距管理。首先，在結構選擇方面，鑒于大傾角煤層開采的特性，其支架的穩定性與抗組能力是必須要重視的，但因為當前我國液壓支架材料的重量較大，在重量無法調整時，必須要選擇合適的結構，例如在選擇時選用“四柱式綜采支架”這一結構，并輔以“兩柱式綜采支架”，以保障支架的穩定與抗組性能；其次，在支架的防倒、防滑工作中，需要在支架兩側加“側護板”，避免支架變形倒塌，在實際開采過程中，頂梁、掩護架、尾梁三部分是最容易發生變形的部位，故而要加強對這三部分的管理；再次，支架除卻變形，還有可能下滑，為避免支架下滑，可以加強過耳橋橋板力度；最后對于復合型頂板端面距的管理，需要依據具體的情況選用伸縮千斤頂的前探梁綜采液壓支架，以減少冒頂情況的發生[4]。

3.3 大傾角輸送機、采煤機防倒防滑分析

大傾角輸送機、采煤機的防倒防滑管理措施基本一致，如果大傾角煤層的傾角過大，超過40°，則需要嚴格控制綜采工作面的偽傾斜角；如果下滑情況比較嚴重，那么可以使用部分外部設施對其進行控制，如利用單項推移輸機進行推移等。在實際的采煤過程中，還需考慮液壓支架的承重能力，全方位的進行管理，保障輸送機不咬架、不擠架，使各方能夠和諧的進行工作。另外，在采煤過程中，為了保障采煤工作的穩定性，還可以調整割煤的方式，使采煤機的工作負荷降低，如利用單項割煤的方式對三角煤進行切割，及時對輸送機、采煤機進行刮板推移，避免倒滑現象。

4 結語

大傾角綜采工作面開采工藝工作復雜且影響因素較多。因此，要想保證開采工作的有效進行，實現安全管理，就要加強對地質構造情況、技術條件的綜合分析，提升采煤技巧，保障作業人員的生命安全。

[1]劉書文.大傾角、復雜地質條件綜合機械化采煤[G]//第五屆全國煤炭工業生產一線青年技術創新文集，2017（7）：36-37.

[2]徐賢畢.大傾角綜合機械化采煤生產工藝及安全管理的實踐[J].煤，2016，19（9）：33-34；37.

[3]李浩，葛樹遠.綜合機械化采煤在大傾角中厚煤層軟頂工作面的應用[J].能源技術與管理，2016（1）：90-91.

[4]陰蒙強，周實誠.大傾角煤層綜合機械化采煤的實踐[J].礦業安全與環保，2015（S1）：109-110.