大傾角俯采工作面布置實踐

張現剛 李貝貝 王龍江

（山東能源臨礦集團菏澤煤電公司郭屯煤礦，山東 菏澤 274700）

郭屯煤礦1311工作面采用傾向長壁后退式綜合機械化采煤方法，由于工作面煤層傾角較大，靠近切眼處煤層傾角達-22°，給工作面設備運輸、安裝造成較大困難。如果仍采用傳統的水平式切眼，切眼沿煤層頂板掘進，底板順平，則存在以下難題：切眼上下端頭尺寸較大，上下兩端頭會超高，單體支柱無法支撐頂板，存在安全隱患；切眼處煤層傾角較大，軌道順槽由沿煤層掘進突然變平，不利于后期支架等大型設備運輸；工作面初采期間，支架、溜子由平切眼推采至-22°煤層，難度較大，會出現采煤機被迫割頂矸留底煤、逮煤距離較長、底板擠壓支架推拉桿等問題。本文設計傾斜式切眼，切眼沿煤層頂板掘進，有效解決了上述問題。

1 工程背景

郭屯煤礦1311工作面位于工業廣場西約1723m，地表大部分為農田，受1312采空區影響，局部形成積水區。1311工作面東側為1310軌道順槽，西側為1312軌道順槽（采空區）及DF38斷層（H=0～10m ∠70°），南部為一采區回風上山，北部為沖刷區。

圖1 1311工作面平面布置圖

該區域煤層走向176～195°，傾向86～105°，傾角9～25°，平均17°。賦存較為穩定，結構簡單，在工作面范圍內煤層平均厚度約3.2m；頂板以中、細砂巖為主，底板以細砂巖、粉砂巖為主，局部有偽頂（偽底）厚約0～2m，巖性為泥巖（偶見炭質泥巖）。掘進過程中1311膠帶順槽已經揭露斷層F12-01斷層（H=1.5 ∠55°）、F12-02斷層（H=1.5∠55°）、F12-3（H=9.3 ∠80°）。

圖2 1311切眼端頭傾斜式斷面圖

設計傾斜式切眼，切眼沿煤層頂板掘進，底板按照偽傾角（-8°）掘進，傾斜的切眼底板中部順平鋪設軌道，并在工作面上端頭施工一處提車硐室（平巷）。傾斜式切眼可以有效控制切眼高度，切眼上下端頭位置高度最高為4.3m，使用4.5m懸浮式單體支柱配合鉸接頂梁可以有效支撐頂板；同時傾斜式切眼有利于初采初放期間支架、溜子的推移，采煤機割頂矸較少，可使工作面在較短的距離內順入煤層中；切眼上端頭提車硐室（平巷）配合鋪設一部反裝道岔能夠有效解決后期大型設備運進切眼的難題。

2 設備配置

采煤機：選取MG550/1220-WD型交流電牽引采煤機一部。主要技術參數：有效截深800mm，采高2000～4000mm，牽引速度為0～8.25～13.7m/min，適應角度≤ 35°，截割電機功率為2×550kW，牽引電機功率為2×55kW，泵電機功率為20kW，供電電壓為3300V，冷卻方式為水冷，截割速度為3.35m/min，滾筒直徑為2000mm。

液壓支架：選取中部ZY8500/21/45型掩護式液壓支架，支架數量78架，支撐高度為2100～4500mm，工作阻力為8500kN。端頭液壓支架：ZYT8800/21/45型掩護式液壓支架（3架），支撐高度為2100～4500mm，工作阻力為8800kN。

運輸設備：采用SGZ900/1050型中雙鏈刮板輸送機，鏈速為1.2m/s，電機功率為2×525kW，運輸能力為2000t/h，電壓為3300V，冷卻方式為水冷。

3 俯采工作面分析

工作面采用綜合機械化采煤。工藝順序：割煤-移架-移運輸機。采用雙滾筒采煤機割煤，采煤機往返一次割兩刀，后退式回采，全部垮落法管理頂板，循環進尺0.8m。采煤機上（下）行割煤，追機移架作業。1311工作面傾斜角度9～22°，走向4～12°，工作面大傾角俯采，生產過程中俯采角度控制，支架防滑、防倒、防壓死，運輸機上竄下滑控制及轉載機下滑和工藝配套成為生產中的難題。

3.1 俯采措施

為解決生產過程中俯采角度控制、運輸機上竄下滑控制及轉載機下滑的難題，采取措施：

（1）工作面推進過程中，視兩順槽坡度變化，適當控制采煤機臥底量，調整好俯采角度；保持一定的端面距，不得移架過位，防止割煤時割碰支架；采煤機割煤時，應控制好割煤和返空刀速度。

（2）為方便煤機司機及時掌握煤機飄、剎刀幅度，工區自行設計、加工、制作了機載式角度儀，如圖3所示。煤機司機直觀地看到剎刀幅度，很好地控制了飄、剎刀幅度問題，避免了工作面留頂煤或撇底煤。

（3）由于俯采角度過大，運輸機在推溜過程中存在推不動、溜槽站立等問題，經現場研究采取單體液壓支柱壓在液壓支架雙向連接頭處，輔助推溜，有效實現工作面正常生產。

（4）為避免轉載機下滑、有效支護端頭，轉載機后連接一臺支架，有效控制轉載機下滑，并有效支護端頭，減少關門柱支設，減輕職工勞動強度。

3.2 支架防滑、防倒、防壓死措施

支架防滑措施：嚴格控制工作面偽傾斜角度，膠帶順槽超前軌道順槽的距離應視現場實際情況來定；及時調整支架走向，保證液壓支架垂直工作面前移；當液壓支架有竄入順槽趨勢時，及時調整工作面的調斜角度；液壓支架竄入順槽后，人行道寬度不夠時，必須采取刷幫等措施進行處理，保證安全出口寬度不少于800mm。

支架防倒措施：及時對不符合要求的液壓支架進行調整；及時處理煤壁片幫和局部冒頂，防止因冒落區擴大而引起支架失穩，發生傾倒；液壓支架發生傾倒，首先用單體液壓支柱配合工字鋼梁打挑梁支護頂板，然后用戧柱將支架扶正。

支架防壓死措施：當頂板壓力較大，支架立柱安全閥開啟時，及時用單體液壓支柱在支架前梁下進行輔助支撐；液壓支架壓死后，必須用挑頂或起底的方法進行處理。

3.3 運輸機上竄下滑控制措施

工作面適當偽斜，下端頭超前上端頭推進。下端頭超前于上端頭，將工作面調成偽仰斜，這時工作面與下順槽間的夾角大于90°。這樣支架垂直于工作面推移運輸機時，就可分解出一個垂直向上的力。若下端頭超前上端頭的距離合理，這個向上的分力就與運輸機的下滑力相互抵消，制止了運輸機的下滑。

具體操作方式是：割煤時第一刀只割至工作面下端頭上方70～90m處，然后返回進機頭；第二刀再割至130～150m處，再進機頭；第三刀割通整個工作面，順直工作面。即每進兩排機頭進一排機尾，調斜后將工作面運輸機找直。每多調1排機頭，機頭可上竄約150～200mm。

為防止在偽斜開采過程中由于彎曲而損壞運輸機中部槽，下端頭最多比上端頭多進3～4刀時，必須走一次“長刀”，找直工作面。

4 結論

（1）傾斜式切眼可以有效控制切眼高度，有利于初采初放期間支架、溜子的推移，采煤機割頂矸較少，可使工作面在較短的距離內順入煤層中，切眼上端頭提車硐室（平巷）配合鋪設一部反裝道岔能夠有效解決后期大型設備運進切眼的難題。

（2）郭屯煤礦1311俯采工作面生產過程中，通過優化設備配置和工藝配套，采取有針對性的俯采措施、支架防滑、防倒、防壓死、工作面運輸機上竄下滑等措施，有效地解決了大傾角俯采工作面生產困難，為1311工作面安全高效回采提供了有力保障。