厚煤層大角度仰采綜采工作面回采技術(shù)研究

文/許 崇 王 威 周其鵬（淮北礦業(yè)集團(tuán)袁店一井煤礦）

頂板管理是綜采工作面管理的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。為了利于頂板管理，工作面設(shè)計(jì)常呈煤層走向推進(jìn)、傾向下山方向推進(jìn)，但受地質(zhì)條件、采區(qū)布局、經(jīng)濟(jì)因素影響，綜采工作面有時(shí)需要呈仰采布置。隨著角度增大，頂板管理難度越大，從而也帶來設(shè)備管理等系列問題。

一、工作面概況

1.工作面基本情況

1032 工作面位于一水平103 采區(qū)東部，南靠近五溝楊柳斷層(傾角 55°～70°，落差140～325m)保護(hù)煤柱線，北與 BF6 斷層（傾角 55°～70°，落差 0～20m）相鄰，東至中藕池村莊壓煤線，西接103 采區(qū)三條大巷。地面標(biāo)高+25.4～+28.1m，工作面標(biāo)高-830.2～-714.3m。走向長454m，傾斜長 113～153m，平均 133m。煤厚 2.8～5.4m，平均4.33m。煤層傾角9°～24°，平均13°。

工作面采用綜合機(jī)械化開采，采煤機(jī)型號(hào)MG650/1620-WD，運(yùn)輸機(jī)型號(hào)SGZ1000/1400，液壓支架ZZ11000-25.5/56。工作面初次來壓步距為24m，周期來壓步距為14m。

2.工作面回采難點(diǎn)

煤壁掉頂現(xiàn)象。煤壁受重力作用影響，上部易超前片幫，頂板破碎和翻煤頂?shù)囟我壮霈F(xiàn)掉頂現(xiàn)象。

運(yùn)輸機(jī)及煤機(jī)角度控制。運(yùn)輸機(jī)溜槽傾斜角度大，煤機(jī)在運(yùn)輸機(jī)齒軌上牽引行走，煤機(jī)滾筒傾斜，滾筒不能有效剎底、不能有效挑頂。煤機(jī)角度與支架角度不一致時(shí)會(huì)出現(xiàn)滾筒截割到伸縮梁的現(xiàn)象，增大設(shè)備管理難度。

支架仰角控制。支架推移滑塊連接在運(yùn)輸機(jī)上，運(yùn)輸機(jī)角度大，推移滑塊則角度大。當(dāng)推移滑塊上仰抵在支架龍門架下沿時(shí)則達(dá)到推移滑塊上仰最大角度，限制運(yùn)輸機(jī)上抬幅度。另外，當(dāng)支架仰采角度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，支架重心后移，拉架時(shí)支架底座前移量比頂梁前移量大，造成支架頂梁移不到位。

采煤機(jī)裝煤。當(dāng)煤機(jī)傾斜角度大于30°時(shí)，割煤時(shí)落煤隨著滾筒向運(yùn)輸機(jī)外甩出至擋煤板以外，影響裝煤效果，制約生產(chǎn)，產(chǎn)生安全隱患；同時(shí)需要安排人員清理，增大用工成本。

轉(zhuǎn)載機(jī)拉移。當(dāng)角度大于24°時(shí)，自移式轉(zhuǎn)載機(jī)靠自身推移千斤頂不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)的拉移。

二、大角度仰采施工及跟煤頂施工舉措

1.大角度仰采施工

防片幫掉頂。一是降低采高，根據(jù)10 煤硬度、工作面構(gòu)造裂隙發(fā)育情況，結(jié)合回采50m 經(jīng)驗(yàn)，煤層采高控制在3.5m，煤層較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)大范圍片幫；二是當(dāng)煤壁出現(xiàn)片幫時(shí)，采用長度2.4m 玻璃鋼錨桿配合塑網(wǎng)及皮帶條進(jìn)行封幫；三是當(dāng)空頂寬度超過300mm 時(shí)，頂板使用螺紋鋼錨桿配合鋼帶進(jìn)行支護(hù)。

運(yùn)輸機(jī)及煤機(jī)角度控制。割煤時(shí)控制好剎底量，原則上保證運(yùn)輸機(jī)傾斜角度與煤層角度一致。抵運(yùn)輸機(jī)后，利用支架伸縮梁千斤頂配合鏈條吊運(yùn)輸機(jī)老塘側(cè)，下部墊道木，以減少運(yùn)輸機(jī)溜槽上仰角度，進(jìn)而減少煤機(jī)傾斜程度，使煤機(jī)在運(yùn)輸機(jī)上走平，保證滾筒能正常割煤。

支架仰角控制。支架角度要與運(yùn)輸機(jī)溜槽角度一致，保持同一平面。拉架前在支架底座下墊道木，使支架保證一定仰角向前移動(dòng)。移架時(shí)用單體支柱配合拉架，以保證頂梁移動(dòng)量與底座移動(dòng)量一致。

2.跟煤頂施工

圖1 架棚平面圖

圖2 運(yùn)輸機(jī)角度控制示意圖

煤頂、掉頂段架棚。采用DW40－250/110X 單體支柱配合工字鋼的方式，一梁兩柱一架兩棚進(jìn)行支護(hù)，棚距800mm±50mm；工字鋼搭接支架頂梁200mm，采用板皮、木料、塑網(wǎng)過頂；采用長度2.4m 玻璃鋼錨桿配合塑網(wǎng)及皮帶條進(jìn)行封幫。中柱配合4m 半圓木一梁四柱走向布置。架棚段使用錨索梁固定工字鋼，距離煤壁0.5m 位置布置一排錨索梁，即錨索梁垂直工字鋼布置。距離伸縮梁前端200mm 處使用工字鋼梁配合夾板及螺絲進(jìn)行延接聯(lián)棚。支架降架時(shí)，工字鋼起到連鎖作用，保證降架本架上方頂板穩(wěn)定。下一輪架棚，每根工字鋼用2 塊夾板配合4 顆螺絲與上一輪工字鋼進(jìn)行延接。架棚工字鋼梁角度控制在30°～35°。角度過大超過運(yùn)輸機(jī)及支架爬坡極限，會(huì)導(dǎo)致架棚角度大于工作面設(shè)備角度，造成采高越來越大，不能有效循序漸進(jìn)跟頂。割煤之后煤壁下部護(hù)幫板支護(hù)不到的地方使用玻璃鋼錨桿配合塑網(wǎng)及皮帶條進(jìn)行封幫。架棚平面圖見圖1。

三機(jī)配套管理。包括運(yùn)輸機(jī)角度控制和支架推移滑塊與運(yùn)輸機(jī)關(guān)系。

運(yùn)輸機(jī)角度控制采取的方法是在運(yùn)輸機(jī)老塘側(cè)下方墊規(guī)格相同的道木。道木厚度與運(yùn)輸機(jī)傾斜角度關(guān)系為β=arcsin[(Lsinα-h1)/L]。

其中：α為降前角度，β為降后角度，L為運(yùn)輸機(jī)溜槽寬度，h1為運(yùn)輸機(jī)老塘側(cè)下方墊道木的高度，參見圖2。

支架推移滑塊與運(yùn)輸機(jī)關(guān)系。運(yùn)輸機(jī)老塘側(cè)下方墊道木高度受支架推移滑塊傾斜角度與龍門架間距的限制。

運(yùn)輸機(jī)墊木料高度h1=asinθ，支架底座墊木料高度h2=(a-b)sinθ

圖3 墊道木高度計(jì)算圖

其中：a為支架推移滑塊長度，b為推移滑塊伸出龍門架長度，參見圖3。

3.生產(chǎn)管理

割煤期間采煤機(jī)滾筒必須留底回采以保證正常提車，根據(jù)三機(jī)配套管理要求嚴(yán)格控制提車幅度。

割煤后抵運(yùn)輸機(jī)，摘掉支架伸縮梁千斤頂，用千斤頂配合鏈條以齒軌為起吊點(diǎn)起吊運(yùn)輸機(jī)老塘側(cè)，然后在運(yùn)輸機(jī)溜槽下方墊木料以減小溜槽仰角，保證采煤機(jī)順利牽引、挑頂、提車和裝煤。

三、結(jié)論

1032 工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，面內(nèi)斷層異常區(qū)不斷，最大角度24°的大角度仰采。我們通過不斷的摸索、優(yōu)化支護(hù)形式及參數(shù)，逐步形成了一套行之有效的方案，安全順利實(shí)現(xiàn)跟煤頂回采，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，可為礦區(qū)今后大角度仰采工作面施工提供借鑒。