傾斜厚煤層綜放開采技術探討

（山西汾西礦業兩渡煤業有限責任公司 山西 031302）

傾斜厚煤層綜放工作是戶外綜采放頂煤技術的延伸，是我國煤炭開采中重點科技攻關內容，和傳統的煤炭分層開采技術相比，傾斜厚煤層綜放技術對于煤礦產業發展有著重大的經濟效益作用，一方面通過傾斜厚煤層綜放可以實現煤炭開采的高產、高效，另一方面傾斜厚煤層綜放具有成本低、經濟效益好等優勢，現階段已成為煤礦開采作業中的常用技術。

1.現階段全國礦區采煤及傾斜厚煤層綜采放頂煤開采面對的困難

(1)全國礦區采煤面臨著技術創新局限的難題

隨著近年來傾斜厚煤層綜放技術在各地礦區中的逐步應用，綜放技術不斷得到完善，綜放設備逐步得到改良，例如重型化綜放設備、大型化綜放設備、自動化綜放設備等相繼問世。但隨著傾斜厚煤層綜放技術的不斷完善和綜放設備的不斷改良，我們發現綜放技術的創新逐漸呈現出一定的瓶頸特征，具體表現如下：第一，綜放設備的使用礦區有限。先進的綜放設備基本都屬于大尺寸、超重量，且售價、租價高，如圖1所示。因此只有大型礦區和礦井才會引進使用，而小型的礦區依然采取傳統采煤作業的形式進行，這不僅加劇了各地區煤炭開采量的差異性，同時也導致小型礦區在煤炭開采中意外事故頻發，我國整體的煤炭開采產業效率不佳。例如很多地區的中小型礦井，因受井型、井下巷道斷面、開采環境及條件、開采資金不充足等原因被迫處于被動開采的狀態；第二，因先進綜放設備在中小型礦井的應用受限，因此大多數中小型的礦井采礦技術相對落后。很多中小型礦井為了提高作業量，先后根據實況，采取多元化的形式和技術進行煤炭開采技術探索，例如利用滑移支架放頂煤、利用懸移支架放頂煤、利用單體液壓支柱頂梁放頂煤等，雖然在短期內這些技術為其帶來了不錯的經濟效益，但是結合其長期的發展規劃來看，這些技術仍存在一定的不足，難以支持礦區的長期作業和發展，具有一定的安全隱患。

圖1

(2)傾斜厚煤層綜放技術中要解決綜放設備下滑困難

傾斜厚煤層綜放技術的主要設備為運輸機和液壓支架，我們將其簡稱為綜放設備，上面我們講到過，綜放設備基本都屬于大尺寸、超重量，因此在實際采煤作業中，我們要充分考慮到設備受摩擦出現下滑的現象，即綜放設備與地面的角度根據物理摩擦力原理計算，當綜放設備所受的摩擦力大于下滑力時，綜放設備就不會下滑。對此我們在開采作業中要掌握好綜放設備與煤層的傾斜角，盡量使其保持在水平20度角內，以防支架、降架脫離頂板后，頂板壓力對支架不起作用，出現設備下滑的情況。

(3)傾斜厚煤層綜放技術中要解決液壓支架傾倒的困難

傾斜厚煤層綜放技術在工作中會出現一定的傾角，結合以往實際現場情況來看，當工作面傾角增大時會出現液壓支架的重心位置線、頂板壓力和支架重力合力作用線偏離支架底座的現象，從而導致支架在合力作用下，向下傾倒。為了避免支架受作用力倒下的意外情況發生，所以我們要盡量使用底座寬、重心高度低的支架，如圖2所示：

圖2

(4)傾斜厚煤層綜放技術中要解決液壓支架尾部下滑和歪斜的困難

隨著支架后頂煤的放出，將會形成一個漏斗狀的防煤趨勢，此時若工作面傾角增大，放煤漏斗則會向兩側上方偏斜，即傾斜處兩側上方的頂煤放出增多、下方頂煤放出較少，如果對上述現象不加以解決，則會導致支架尾部受傾斜力作用，向下滑，甚至歪斜。

2.傾斜厚煤層綜放開采技術創新策略

(1)優化開采作業的支架設計

液壓支架是綜放設備的核心所在，其主要工作職能是維護頂板固定性、放煤等，為了避免出現支架傾斜或下滑的現象，我們應對支架進行優化設計，對此可從以下幾點進行：第一，適當增加底座寬度。結合上述傾斜厚煤層綜采放頂煤開采面對的難題來看，我們應適當增加底座寬度，使支架重心線保持在支架底部垂直的邊緣界限內，增加支架的穩定性；第二，降低支架重心高度。支架重心高低與支架穩定性能成正比，因此我們在優化支架中可以通過使用高強度鋼板等辦法，降低支架的重心高度，提升支架的穩定性能；第三，結合作業的特點，合理增加支架的初撐力和工作阻力。此項原理主要是增加支架與頂底板之間的作用力，通過力的相互作用，使支架的受力狀態處于最佳穩定性；第四，采取全封閉支架的方法，提高側護板高度，增加側推千斤頂側推力。當支架處于全封閉時，可以有效避免支架間的煤塊流竄，出現空頂的現象，同時適當增加側護板高度和側推千斤頂側推力，可以防止支架下滑和傾倒；第五，加大支架拉架力；第六，增加防倒滑設備。防倒滑設備屬于外部輔助防倒滑措施，可以起到很好的防止支架傾斜和下滑等現象發生。

(2)加強回采工藝的創新和完善

要想全面實現傾斜煤層綜采的安全放頂煤，除了支架設計，我們還需在回采工藝上不斷進行創新和完善，對此可從以下幾點進行：第一，加強對回采工藝中工作面偽斜的布置。工作面偽斜布置主要是指將工作面偽仰斜布置，既讓工作面保持一定的傾斜角度，同時又不會出現傾斜角度過大的現象，其一方面可以減少工作面傾角，另一方面在綜采設備進行推溜和移架作業時，會借助力的作用防止支架下滑，但需注意的是偽斜角的角度應結合工作面的實況進行，以重量平衡為原則進行布置；第二，在回采工藝中的推溜、移架作業實操中按照由下及上的操作流程展開作業。推溜和移架是回采工藝的重要程序，主要是指借助作業面和設備對放頂煤進行二次開采和放頂，為了支架的穩定性，我們在推溜和移架中應按照由下而上的順序進行操作，一方面利用工作面向上的操作力作用，抵消下滑的力，另一方面保持支架的穩定和平衡，避免支架傾斜的現象。

(3)加強對傾斜厚煤層綜放的作業管理

除了必要的工藝創新和技術優化之外，我們在傾斜厚煤層綜放作業中還要加強作業管理，提高傾斜厚煤層綜放作業的安全性和秩序性，具體可從以下幾點進行：第一，要求相關作業人員要嚴格控制采高，嚴禁超高采煤。采高主要是指超過采煤高度標準進行采煤，具有一定的安全隱患，是導致采煤意外事故頻發的重要原因之一，對此我們在傾斜厚煤層綜放作業時，要嚴格要求所有相關人員，不得超高采煤。首先，我們要嚴格要求煤機司機，告知其在割煤時，一方面要按照技術規范的標準，進行采高控制，另一方面要將頂煤割平，不留臺階或縫隙空間，給支架頂梁和頂煤充分的接觸“機遇”，保證支架的支撐力。第二，做好移架注意事項。移架關系到支架的穩定性和使用壽命，首先我們應堅持帶壓移架，即在移架時，要求工作人員先打開操作閥，然后再降柱，當明確支架能挪移后再關閉降柱操作閥，保證支架帶壓擦頂一次性完成。其次，我們要結合作業實況，及時挪移支架，即當煤機作業撤離后，及時啟動前探梁護頂，避免頂煤在架前塌落，然后在緊隨跟煤機，及時移架。需要注意的是，在隨煤機移架中，切忌不要收回側護板，且若中間出現支架擠死的情況，輕輕挪動一下護板即可；第三，定時調整支架。支架在作業中會因方向等出現下滑或傾斜，對此我們需及時進行調整或挪移。

3.結束語

傾斜厚煤層綜放技術作為現階段煤礦采煤的主要技術，現已被廣泛應用，但在實際作業中仍存在一定的難題，例如要解決設備下滑、傾斜、不穩定性等問題。針對上述難題，首先我們應優化支架設計，通過加大支架底座寬度、降低支架重心高度等提高支架自身的穩定性。其次，創新完善回采工藝，堅持從下往上、由下而上的工作原則；最后，加強作業管理，例如嚴格控制采高、堅持帶壓及時移架等。