傾斜綜采工作面“防飛矸”創新研究及實踐運用

黎衛星

摘 要：紅巖煤礦屬于復雜地質類型礦井，煤層在傾斜和走向上均變化大，煤層賦存條件差，給回采工作帶來很多困難，尤其是工作面飛矸傷人給安全生產造成了極大的安全威脅。本文通過對紅巖煤礦3603二段綜采工作面“防飛矸”的創新研究及實踐運用，總結出在復雜地質環境下傾斜煤層回采期間“防飛矸”的新技術新工藝，為煤礦井下安全生產提供一定的實踐依據，為煤礦井下傾斜工作面“防飛矸”工作提供了成功案例和寶貴的經驗。

關鍵詞：復雜地質；傾斜煤層；防飛矸；創新

中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）15-0170-02

1 項目概述

1.1 應用背景

紅巖煤礦屬于復雜地質類型礦井，煤層在傾斜和走向上均變化大，煤層賦存條件差。項目應用于紅巖煤礦3603二段綜采工作面，該工作面位于紅巖煤礦北翼，工作面傾斜長度為170米，平均煤厚1.5米，屬于中厚煤層，平均傾角32°（最小傾角28°，最大傾角36°），屬于傾斜煤層。由于工作面煤層變化大以及傾角較大，在工作面施工時（回采、檢修、施工炮眼等），容易發生煤矸由上往下飛落造成飛矸傷人。最近幾年，該工作面受傷事故有90%以上為飛矸傷人事故，因此，飛矸給該工作面安全生產造成了極大威脅。紅巖煤礦結合工作面實際情況也采取了相應的防飛矸措施，但效果不是很理想，2018年渝新公司成立后要求傾斜回采工作面必須上齊防飛矸措施，并結合自身實際情況不斷進行完善和改進。紅巖煤礦通過工程技術人員不斷創新，對該工作面防飛矸設施及相關措施進行了不斷改良，并達到了預期效果。

1.2 應用簡介

紅巖煤礦3603二段綜采工作面防飛矸創新研究及實踐運用于2018年8月開始，經過近半年時間的不斷完善和改進，形成了安全可靠、操作可行的防飛矸體系：防飛矸相關配套措施；防飛矸相關設施，機道擋矸設施：剛性擋矸設施和剛柔結合式擋矸設施配套使用；架間擋矸設施：鋼絲繩吊掛柔性擋矸網（選用高分子聚酯纖維塑料柔性網PET400* 400MS）；架前擋矸設施：油缸配鋼絲繩吊掛柔性擋矸網（選用高強度聚酯纖維網PET600*600MS，強度60KN）。

2 研究及應用難點

（1）傾斜綜采工作面要形成有效的防飛矸設施，必須要考慮架間、架前、機道三個區域，由于這三個區域防飛矸的強度和性質不同，需要區別對待，采取不同方式的設施。

（2）所有設施上齊后，可能會對工作面造成以下問題：安全通道不暢通；架前網可能擋住割煤司機的視線；可能造成工作面風阻過大，造成分流不暢通和粉塵擴散不及時；可能造成工作面工序增加，檢修工作加重；工人具體操作時可能不按要求使用相關設施，使防飛矸設施形成擺設。

（3）上齊防飛矸設施后，還需配套什么措施及要求才能有效控制飛矸事故？上齊設施和相關措施后，能不能增加相關工序平行作業，有效增加功效？

3 項目的實踐運用

3.1 防飛矸設施設置及要求

3.1.1 機道擋矸設施

（1）機道擋矸設施1（工作面4#、8#、18#、27#、34#、40#、52#液壓支架安裝此類機道擋矸設施）：由頂部固定板、機道擋矸一節及機道擋矸二節三部分組成，頂部固定板與機道擋矸一節之間采用銷軸連接固定，使用2根伸縮油缸控制機道擋矸一節展開或收平。

（2）機道擋矸裝置2（工作面液壓支架58#～68#、80#～90#段安裝此類機道擋矸設施）：由頂部固定板、機道擋矸板及舊皮帶（長度為15m左右）組成。該機道擋矸設施的機道擋矸板長度為90cm左右，可沿工作面傾向作180°旋轉。

3.1.2 架間擋矸裝置

從工作面機頭支架開始，每隔5-10架距離在兩架支架間上方拉一根鋼絲繩，用鋼絲繩吊掛柔性擋矸網（選用高分子聚酯纖維塑料柔性網PET400*400MS），擋矸網與鋼絲繩之間采用2扣40T元環鏈進行連接，下方用掛鉤將擋矸網分別掛在電纜槽和支架底座下方的連接裝置上，設置防飛矸設施。

3.1.3 架前擋矸裝置

從工作面機頭支架開始，沿工作面傾斜方向每隔5架為一組，上下兩架各安裝一根油缸連接一根Φ18.5mm鋼繩，試用繩卡、U型環或φ12鐵絲將擋矸網（選用高強度聚酯纖維網PET600*600MS，強度60KN）固定在鋼繩上，下方用掛鉤或φ12鐵絲將擋矸網固定在電纜槽下方。架前擋矸網上、下方固定的間距不大于300mm，相鄰兩組架前擋矸網必須搭接，搭接寬度不小于300mm，且搭接的兩邊均應分別使用φ12鐵絲扎接。架前擋矸裝置采用支架上備用的操縱片閥操縱油缸的升縮，將鋼繩拉緊和放松，用以升起和放下擋矸網，擋矸網升起時，擋矸網與液壓支架頂梁位置不得大于500mm，超過500mm的區段必須使用鐵絲或掛鉤進行吊掛。

3.2 防飛矸設施使用及相關配套措施

3.2.1 采煤、拉架及移溜期間

（1）工作面生產作業期間必須設置警戒區域，即在機巷距工作面下安全出口以北3～5米處拉線掛牌設置警戒，注明“正在作業，嚴禁入內”字樣。生產作業期間禁止人員跨越警戒進入工作面，只能通過風巷進入工作面。

（2）采煤機采用下行采煤，上行返刀的方式進行采煤作業，采煤機下行采煤時，左司機應和右司機一道在采煤機中上方人行側操作采煤機；采煤機上行返刀時，采煤司機右司機站位應和左司機一道站在采煤機上方操作采煤機。

（3）采煤機返刀時，在4#、8#機道擋矸設施展開且將周圍間隙遮擋嚴實的情況下可進行下端頭老塘側打設支柱作業，期間工作面刮板輸送機不得啟動，同時確保下端頭老塘側打設支柱作業點上方最近一組架間擋矸網完好且固定牢固。

（4）工作面采煤機割煤時執行跟機移架，移架作業點距采煤機距離為10架距離，同時必須確保采煤機司機上方及拉架作業點上下人行道的最近一組架間擋矸網完好且固定牢固。

（5）工作面采煤機在更換截齒時，必須將采煤機上下機道擋矸設施分別展開，其煤壁側空隙處采用舊皮帶或高分子塑料板進行遮擋，形成對機道有效擋矸，同時對上下機道擋矸設施之間段煤壁及頂板進行敲幫問頂，清找干凈活煤活矸。

（6）采煤機司機在支架人行側操作時必須隨時注意觀察煤壁情況，發現有片幫、掉頂嚴重時，應及時停機進入支架立柱老塘側進行避讓。

（7）工作面刮板輸送機司機在機巷警戒線以外的安全地點操作。

（8）在工作面刮板輸送機機頭與機巷刮板輸送機搭接處靠下幫側采用3根單體支柱配高分子擋板設置擋煤板，單體支柱間距不大于800mm，擋煤板高度必須高于工作面刮板輸送機機頭上表面300mm以上，防止工作面刮板輸送機內煤矸竄入機巷人行道。

（9）生產班每班作業前必須認真檢查工作面擋矸設施，確認擋矸設施完好，現場無安全隱患后方可作業。

（10）采煤機采煤期間采煤機司機嚴密觀察采煤機運行及左右滾筒割煤情況，發現異常情況及時躲至液壓支架立柱老塘側的安全地點或停機檢查處理。架前擋矸網處于封閉狀態時，其鋼絲繩距支架頂梁距離不得超過500mm。

（11）每個生產班安排采煤機電纜看護人員不少于2人，工作面回采期間電纜看護人員必須躲至靠近架間擋矸網下方的液壓支架立柱老塘側嚴密觀察采煤機電纜拖拽裝置及電纜槽中的電纜移動情況，若發現采煤機電纜拖拽移動有異常情況，及時通過對講機通知采煤機司機及工作面刮板輸送機司機分別將采煤機和工作面刮板輸送機停機，待采煤機和工作面刮板輸送機全部停機并停穩后，2名電纜看護人員在確認周圍環境安全情況下，1人負責摘除異常情況所在位置架前擋矸設施的底掛鉤，另1人負責牽引電纜排除異常。

（12）每班對采煤機機身的擋煤矸板子局部調整采高，采高大于1.6米以上時，采用350mm的擋矸裝置，采高小于1.6米時，重新更換200mm的擋矸裝置。

3.2.2 施工防突鉆孔、施工炮眼、裝藥及爆破期間

（1）施工防突鉆孔、施工炮眼及裝藥前必須認真檢查工作面所有擋矸設施，確保工作面所有擋矸設施完好可靠后，方可開始作業。施工施工防突鉆孔、施工炮眼及裝藥時，把作業點對應的一組架前擋矸網降至不影響作業的高度，方可進行防突鉆孔或炮眼施工作業或裝藥聯線作業，待作業進入下一段架前擋矸網范圍后必須及時拉緊上一段架前擋矸網的伸縮油缸，使架前擋矸網恢復至封閉狀態。

（2）工作面施工防突鉆孔或炮眼作業前，加強敲幫問頂，清找懸矸時，找矸點下方嚴禁有人員，防止矸石滾落傷人，找矸人員不得正對找矸點，必須站在找矸點側上方進行，且必須站在有效支護下操作，嚴禁空頂作業。如端面距超標的必須先打設好臨時支護。

（3）安釬工在安釬（或鉆桿）前必須認真檢查作業點上方機道內擋矸設施，確保擋矸設施完好可靠后，方可進入機道內安釬（或鉆桿），安釬（或鉆桿）完成后必須及時撤至人行側的安全地點。

（4）施工防突鉆孔期間必須切斷工作面刮板輸送機、采煤機電源；施工炮眼期間工作面刮板輸送機、采煤機嚴禁運行。若生產作業未結束嚴禁進入工作面進行打眼作業。

（5）工作面爆破前，必須將爆破段對應架前擋矸設施的伸縮油缸伸出，松弛鋼絲繩，使架前擋矸網伏在電纜槽上，另外使用高分子塑料板對油缸進行掩護，同時所有架間擋矸網必須全部收至上方鋼絲繩處掛好，所有機道擋矸設施必須全部收回貼近支架頂梁，然后方可開始進行爆破作業。

3.2.3 檢修期間

（1）檢修人員檢修采煤機和刮板輸送機期間，需進入機道或煤壁側檢修時，必須先檢查作業點上下機道擋矸設施，確保機道擋矸設施展開，同時在該機道擋矸設施下方和煤壁側空隙過大處使用廢舊皮帶進行遮擋，形成對機道有效擋矸，然后安排專人維護機道及煤壁側頂板煤壁，確保支架接頂嚴實，初撐力達到要求，作業范圍煤壁側空頂處必須用適長的單體支柱配開塊料，按0.8m間距打設臨時支護，作業范圍內煤壁采用排花、笆片進行背護，保證支護可靠背護嚴實，防止頂板漏矸、煤壁片幫或抽冒傷人。

（2）工作面檢修作業前必須加強“敲幫問頂”，及時清找懸矸，確保人員站在有效支護下進行檢修作業，嚴禁空幫空頂作業。

4 應用效果

通過對該工作面防飛矸設施和相關措施進行不斷改良和優化后，使傾斜煤層回采期間“防飛矸”的技術、工藝得到創新，該工作面未發生一起飛矸傷人事故，解決了傾斜工作面飛矸傷人的安全威脅，并且相關工序可以平行作業，提高了功效，增加了工作面推進度，為傾斜綜采工作面安全生產提供了安全保障！

5 結語

綜上所述，復雜地質環境下傾斜煤層回采期間“防飛矸”研究及運用過程中，通過不斷改良和優化后的防飛矸設施和相關措施，相比傳統的工藝和技術，創新效果顯著、技術上更為可靠、經濟上合理，具有較高的安全和經濟效益。復雜地質環境下傾斜煤層回采期間“防飛矸”的新技術、新工藝，為煤礦井下安全生產提供一定的實踐依據，為煤礦井下傾斜工作面“防飛矸”工作提供了成功案例和寶貴的經驗。