淺析工作面大傾角仰采段安全開采技術(shù)及其應(yīng)用

何雨

【摘要】本文結(jié)合某礦43207工作面部分區(qū)域傾角明顯增加的現(xiàn)狀，探討了礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)、支架一圍巖關(guān)系等問題。結(jié)果可知：仰采過程中，頂板一方面會(huì)受到自重的影響，另一方面，向采空區(qū)分力有所提高，導(dǎo)致頂板巖層受拉力影響，使得煤壁片幫與壓出增多，所以應(yīng)當(dāng)采用優(yōu)質(zhì)的液壓支架。仰采之前，首先要適當(dāng)調(diào)斜工作面，設(shè)置相應(yīng)的支架加固裝置，超前移架，將中部槽墊高，以中部進(jìn)刀方式采煤，切實(shí)強(qiáng)化端頭支護(hù)等諸多方法與手段，能夠確保仰采段生產(chǎn)的安全。

【關(guān)鍵詞】局部仰采 基本情況 大傾角 開采技術(shù) 措施

當(dāng)前，綜合開采技術(shù)的應(yīng)用日益普及，特別是現(xiàn)在國產(chǎn)綜采設(shè)備技術(shù)也取得很大進(jìn)步，優(yōu)勢(shì)也比較明顯，不僅回采工效高，而且采出率也高。然而，具體的開采中，當(dāng)煤層傾角突然增加時(shí)，礦壓將會(huì)出現(xiàn)許多新的特征，使得煤壁片幫壓出的概率有所提高，最終導(dǎo)致綜采設(shè)備無法順利推進(jìn)，頂板管理難度有所增加等諸多難題。現(xiàn)階段，國內(nèi)相關(guān)專家對(duì)此也進(jìn)行了研究，通過分析支架一圍巖之間的關(guān)系，針對(duì)液壓支架的性能進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，完善了開采工藝，使得防片幫策略更明確，保證了仰斜開采技術(shù)更成熟。本文主要以某礦仰斜段開采為具體案例，細(xì)致地研究了礦業(yè)特點(diǎn)，同時(shí)提出科學(xué)合理地應(yīng)對(duì)措施，以有效避免頂板斷裂、片幫等問題，并對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，編制了科學(xué)合理地安防方法，為煤礦生產(chǎn)安全進(jìn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

一、工作面基本情況

該礦43207綜采工作面走向長(zhǎng)度988米，傾角處于6.9°-14.8°范圍內(nèi)，傾斜長(zhǎng)度是129米;煤層厚度處于1.69-5.18米范圍內(nèi)，可采儲(chǔ)量大小是51.96萬噸。43207面地面標(biāo)高處于1498-1547米范圍內(nèi)，煤層標(biāo)高處于1069.6-1209.3米范圍內(nèi)，埋深處于311.7-480.1米。43207面順槽在549-648米區(qū)段傾角突然增加至15.8°-24.1°，所以，在這一個(gè)區(qū)域開采過程中必須選擇仰采技術(shù)。

二、仰采礦壓特點(diǎn)與“支架一圍巖”關(guān)系

深入研究可知，仰采過程中，頂板由于受到自重的影響，將沿著采空區(qū)方向形成一個(gè)分力，使得頂板巖體移向采空區(qū)。這樣就會(huì)令頂板有可能會(huì)斷裂，且使得破碎加劇，煤壁的水平位移有所增加，煤壁片幫和壓出現(xiàn)象明顯增多，導(dǎo)致支架逐漸推向采空區(qū)。盡管煤層傾角會(huì)降低頂板法線應(yīng)力，然而，因煤層水平位移量有所增加，使得頂板初始下沉以及端面距增加，最終影響到頂板的穩(wěn)定性，工作面維護(hù)條件變壞。

按照以上特征，43207面在仰采過程中，采空區(qū)頂板垮落后，矸石會(huì)逐漸涌向該區(qū)域。所以，必須采用科學(xué)合理地技術(shù)方法，以確保生產(chǎn)安全，首先，應(yīng)采用性能較好的支撐式液壓支架，另外，為避免支架往采空區(qū)傾斜，支柱需向煤壁傾斜大約60，在此基礎(chǔ)上，還需要安裝上復(fù)位千斤頂，確保支柱和煤壁之間的位置保持正確;其次，布置43207面過程中傾斜長(zhǎng)度切忌太大，要不然煤壁片幫問題將會(huì)產(chǎn)生許多煤，令輸送機(jī)啟動(dòng)難度增加，所以，需要將護(hù)幫板安裝到液壓支架上，移架以后盡快將其打開;再次，對(duì)于移架困難問題，傾角相對(duì)較大時(shí)，需要選擇臨時(shí)措施，例如多次移架、小移量等，最好是采用大拉力推移千斤頂?shù)囊簤褐Ъ埽m當(dāng)提高掩護(hù)梁坡度，通過這種方法確保托梁受力逐漸向底座傾斜，為支架提供方便，使其順利工作，更加穩(wěn)定，為移架提供有利條件。

三、仰采面臨的問題

該礦43207工作面在549-648米范圍內(nèi)為仰采，開采過程中存在下列幾個(gè)問題：

（一）圍巖控制

首先，頂板管理工作變得更加困難。隨著開采的不斷推進(jìn)，頂板由于受到自身重力的影響，將會(huì)形成一個(gè)向采空區(qū)的分力，使得頂板巖層受到拉力，非常易于斷裂，同時(shí)，伴隨仰采角度的提高，礦壓顯現(xiàn)問題愈發(fā)加劇，最終會(huì)影響到整個(gè)支架，導(dǎo)致其受壓增加，甚至還會(huì)使其損壞。

其次，煤壁易片幫。割煤以后，煤壁將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)俯角（向采空區(qū)傾斜），由于受到自重的影響，煤壁非常容易發(fā)生片幫，煤塊拋至控頂區(qū)中，這樣不但使得清理浮煤的任務(wù)加重，而且還制約著通風(fēng)、勞動(dòng)人員的安全。

（二）設(shè)備運(yùn)行

第一，推移支架的過程中，由于向采空區(qū)水平位移量有所增加，使其推向煤壁的難度增加;第二，割煤過程中，煤塊非常容易拋至控頂區(qū)中，這樣會(huì)對(duì)設(shè)備機(jī)械以及勞工的安全產(chǎn)生負(fù)面作用;第三，伴隨仰采角度的提高，每推進(jìn)一個(gè)步距，刮板輸送機(jī)的里、外沿將產(chǎn)生一個(gè)落差（大約15-30厘米），使得后期施工必須要將其外沿墊高，導(dǎo)致工作量有所增加;第四，隨著傾角的增加，巷道坡度將會(huì)不斷增大，由此造成運(yùn)輸巷道中的列車前移、固定及安防難度增大。

四、開采解決措施

（一）科學(xué)配置設(shè)備

首先，為平整鋪設(shè)刮板輸送機(jī)，間隔五個(gè)液壓支架布置一組起吊滑輪，通過這種方式將輸送機(jī)外沿抬高，這樣既能夠改進(jìn)施工工藝，還可以充分確保起吊溜槽的安全性與效率;其次，按照“支架一圍巖”關(guān)系，在43207面引入了支撐掩護(hù)式液壓支架（ZF13000/23/36），這樣就精簡(jiǎn)了對(duì)立柱縮節(jié)拔節(jié)的工序，對(duì)于加強(qiáng)頂板管理非常有幫助。此外，其中增設(shè)調(diào)架、抬底千斤頂，滿足了調(diào)整支架及大傾角仰采的護(hù)幫要求。不僅如此，為避免倒架、下滑等問題，還需要安裝相應(yīng)的防倒滑設(shè)置，每隔10臺(tái)支架安裝一組。

（二）改善采煤工藝

第一，施工工藝。從前的工序?yàn)椋焊蠲阂灰萍芤灰戚斔蜋C(jī)，調(diào)換前兩個(gè)步驟的次序，通過掏梁窩，實(shí)現(xiàn)超前移架，不留端面距，最終能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)道頂板的控制;第二，進(jìn)刀方式。過去采用兩端頭斜切進(jìn)刀的方式，后期變成從中部進(jìn)刀，每一個(gè)工種平行作業(yè)，為清理架間浮煤、起吊輸送機(jī)墊高溜槽創(chuàng)造良好的條件;第三，勞動(dòng)組織。從過去的追機(jī)作業(yè)變成分段作業(yè)，切實(shí)保證“三固定”，以確保生產(chǎn)效率與安全。

（三）制定開采方案

首先，工作面調(diào)斜。施工至仰采區(qū)域之前，采煤機(jī)在將調(diào)斜以前的最后一刀煤割完時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心端停移輸送機(jī)，另一端則移夠一個(gè)截深，在此基礎(chǔ)上，把輸送機(jī)調(diào)成一條直線，接著進(jìn)行割煤作業(yè)，不斷調(diào)斜工作面，確保機(jī)頭超前機(jī)尾距離處于15-17米范圍內(nèi)，以此來降低仰采角度。

其次，回采工藝。第一，液壓支架移支。掏好梁窩以后，移架人員通過帶壓擦頂?shù)姆绞奖M快移動(dòng)支架，需要注意的是，應(yīng)當(dāng)逐架移動(dòng)，采用鄰架操作，防止由于片幫問題而對(duì)職工安全產(chǎn)生負(fù)面作用。移完各個(gè)支架以后，一定要接著將其升起，確保完全接頂，在滿足相應(yīng)的初撐力要求以后才能夠繼續(xù)移動(dòng);第二，割煤。施工之前，首先要把支架前柱降低，將輸送機(jī)鏈條兩端分別掛在其前柱梁的起吊環(huán)、輸送機(jī)排軌，在此基礎(chǔ)上，將其前柱升起，抬高輸送機(jī)靠采空區(qū)側(cè)一端，并墊上道木，使其傾斜角度低于7°，將支架前柱梁放下，然后將鏈子松開，接著將支架升起，直至完全接頂，確保初撐力滿足既定要求。應(yīng)從工作面頭部向尾部逐架進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整工作結(jié)束以后，適當(dāng)對(duì)滑靴進(jìn)行調(diào)整，確保采煤機(jī)處于水平狀態(tài)，接著啟動(dòng)機(jī)械進(jìn)行割煤，采煤機(jī)駕駛員務(wù)必要立于架間進(jìn)行操作;第三，推移輸送機(jī)。割煤工作結(jié)束、底煤清理完畢以后，按循序進(jìn)行推移。

再次，其它工序。第一，超前及端頭支護(hù)。為確保支護(hù)強(qiáng)度與穩(wěn)定性，其中使用的所有的單體支柱，其底座要預(yù)刨柱窩，根據(jù)煤層傾角的1/6支設(shè)支柱迎山角度，支柱初撐力必須保持在90kN以上。切實(shí)強(qiáng)化支柱防滑倒管理，柱間使用硬連接，柱帽的上面焊上螺絲帽，然后使用鏈條連著單體柱，在此基礎(chǔ)上，與頂板上的金屬網(wǎng)片牢牢相連;第二，設(shè)備列車前移。將其移至仰采區(qū)域，把它直接移動(dòng)到斜坡上方傾角在13°以下的區(qū)域，通過卡軌器把它固定，然后還應(yīng)當(dāng)布置相應(yīng)的防跑車裝置，按照相關(guān)職工負(fù)責(zé)相應(yīng)的檢查工作。

（四）安全技術(shù)措施

第一，推進(jìn)時(shí)，必須要將循環(huán)推進(jìn)度控制好，充分確保液壓支架緩慢向前移動(dòng)。移架過程中煤壁側(cè)保證不要有人，避免煤塊滾下來造成人員傷亡。

第二，盡快將機(jī)道內(nèi)及架間浮煤清理掉，降低移動(dòng)時(shí)的水平阻力，使推移工作順利進(jìn)行。

第三，為解決煤壁片幫問題，需要選擇以下對(duì)策：首先，調(diào)整為鄰架操作，避免由于煤壁片問題而對(duì)人員的安全產(chǎn)生影響;其次，采煤機(jī)駕駛員要通過遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，且隨時(shí)觀察煤壁、頂板動(dòng)態(tài)變化，在推過采煤機(jī)以后，立即將輸送機(jī)向前移動(dòng);再次，職工在煤壁側(cè)掏梁窩過程中，要按照敲幫問頂制度進(jìn)行。

第四，定期檢修支架，確保其支護(hù)穩(wěn)固。

第五，確保安全出口暢通，盡快在兩順槽巷道與兩端頭安全出口清挖臺(tái)階，各班安排相應(yīng)的人員盡快清理，防止由于底板光滑或陡坡而造成人員傷害。

第六，各項(xiàng)作業(yè)施工過程中應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一行動(dòng)。用到的各種安全設(shè)施應(yīng)當(dāng)預(yù)先進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。

第七，安排專門的人員負(fù)責(zé)送電及操作電器設(shè)備，所有電氣設(shè)備不能存在失爆問題，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)保護(hù)好各類設(shè)備。此外，還應(yīng)當(dāng)認(rèn)真管理好液壓系統(tǒng)。

五、結(jié)束語

該礦通過采用科學(xué)合理的開采技術(shù)，滿足了調(diào)整支架及大傾角仰采的護(hù)幫、護(hù)頂要求，并且還改善了施工工藝、編制了科學(xué)合理的開采方案，還選擇科學(xué)合理的安防方法，實(shí)現(xiàn)了大傾角仰采的安全進(jìn)行，值得在其它煤礦推廣。