程云岗

淮南职业技术学院，安徽 淮南 232001

大倾角综采工作面的回采管理

程云岗

淮南职业技术学院，安徽 淮南 232001

大倾角煤层综采时，对设备的防倒防滑、支护系统的稳定性有特殊的要求，结合某综采面的生产实践，针对管理上的五大难题提出了相应的措施，总结了大倾角综采面设备的防倒、防滑措施，详细阐述了支架稳定性的控制原则和方法，通过这些措施保证了大倾角综采面的安全生产，同时也大幅度提高了工作面的单产。

Abstract

There are special requirements for anti-collapse and anti-skid of fully mechanized mining equipment,and the stability of the support system in steeply dipping seam. Corresponding measures for the five major problems in the management are presented, combined with production practices of a fully mechanized mining face. Anti-skid measures of fully mechanized mining equipment in steeply dipping seam were summarized, the stability of the support control principles and methods are described in detail. Through these measures to ensure the safety production of steeply dipping seam, but also greatly improve the yield of the face.

Keywords

steeply dipping seam; fully mechanized mining face;mining management

实验面概况

实验综采工作面走向长900m，倾斜长200m，煤层倾角平均30°，开采B4煤层，B4煤层为结构复杂的厚煤层，煤厚为1.2m～4.0m，平均为3.2m。工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。针对本工作面煤层倾角在25°～32°之间，要求架型都要有防倒防滑的结构设计，另外再增加防倒防滑的附加装置。采用的主要设备有：MG300/700型采煤机落煤、装煤，SGZ764/630型刮板刮板机运煤，ZZ4400/18/38和ZZ4800/18/38支撑掩护式支架支护顶板。

1 回采管理难题及措施

1.1 五大难题

结合生产实际和研究现状分析得知，大倾角综采工作面在回采管理中具有五大难题：

1）煤和矸石的自溜性强，向下的冲击力大，容易造成飞矸伤人、冲倒支架等事故。

2）顶板法向压力小、层向分力（下滑力）大，支架稳定性差，容易出现推垮或倒棚事故。

3）易于发生“一点突破，快速抽冒”，诱发抽、冒、漏、片、推等事故，顶板很难管理。

4）底板具有下滑趋势，容易造成支架失稳，出现倒架、咬架等事故。

5）采面内各个作业工序间应具有一定的安全错距，生产技术方面的管理难度较大。

1.2 采取的针对性措施

针对大倾角综采面回采管理方面的“五大难点”，要尽力保证顶板完整，坚持上行移架、带压移架、擦顶移架、移后调架的原则，做到支架一次移够步，片帮严重的地方要采取超前移架或打靠帮柱，顶板离层脱落的地方必须背实背严，禁止超高或支架不接顶现象。在支护方面要以“稳”为主，兼顾“支”和“护”。

1）“支”：因大倾角综采面顶板法向压力小，故支架载荷会稍有降低，然而为了有效控制顶板的下滑、还需使支架有一定抗推力，这就要求支架必须保证一定初撑力。大倾角实验综采面，根据支护强度计算，所选支架支护强度Q为0.76MPa（ZZ4400/18/38）和0.83MPa（ZZ4800/18/38），支护强度满足顶板压力的要求。

2）“护”：要达到两个目的。其一，要尽力做到不发生“抽、冒、漏、片”事故；其二，为“支”创造良好的条件，因为“护”是“支”的前提，若护不住便支不好。

3）“稳”：“稳”是防止大倾角综采面发生顶板事故的根本措施，支架若无劲则不稳，要保证支架稳定性，必须使支护系统具有必要的刚度。

总之，管理大倾角综采面顶板，“支”作为手段、“护”为支护的前提、“稳”才是最终目的。

另外，在劳动组织方面，应充分考虑各个作业工序间的时、空错距，使它们之间的相互威胁降到最低程度。在上、下出口处，要充分考虑大倾角综采面两巷和采面的空间位置，根据生产实际采取特殊措施，严防发生蹬空、台阶。

2 采煤机、刮板机防滑的技术措施

2.1 采煤机防滑

要防止采煤机的下滑，除依靠煤机本身的牵引链固定在刮板机机头、机尾进行牵引外，还采取了下列措施：

1）必要时可在回风顺槽配备1台安全绞车，该液压绞车与煤机同步牵引，且和牵引链共同控制采煤机。

2）煤机上行割煤时，落煤后及时拉架移溜，刮板机的弯曲段尽量靠近煤机，若发生煤机下滑则可沿刮板机弯曲段割入煤体，止住下滑。煤机上行割煤停止后，其前后滚筒全部落地，增大防止下滑的阻力。若采用下行割煤时，煤机要割入煤壁后方可停机。

3）煤机上方顶板若有大块岩石冒落，禁止岩块从煤机底下通过，以防由于岩块过大过不了煤机，反而将煤机牵引链冲断。

4）回采工作要过断层时，煤机的割煤阻力增大，这时可根据需要采用放震动炮的办法，松软断层带岩石，以减少割煤阻力，然后再割煤。

5）工作面要加长或缩短刮板机时，可使用防滑千斤顶把煤机给锁住。

2.2 刮板机防滑

综采面液压支架与刮板机是互相联系、互相制约的，它们的移动将互为支点。若刮板机下滑，会促使液压支架下滑；若支架下滑，则促使刮板机也下滑。所以应尽量控制它们间的相对移动。

1）刮板机机头、机尾处各打一根地锚，加强锚固；增加推溜导杆的强度，使支架与运输机之间抑制作用得到较好利用。

2）可采用双向割煤，单向推移刮板机、移架。煤机上行割煤时，液压支架除第一和第二架外，推溜、移架顺序从下往上进行。煤机下行割煤时，采用分段式从下往上推溜、移架。旨在通过刮板机在推移过程中产生的部分上移量来抵消一定的下滑量，限制刮板机下滑；

3）移架时，要做到移一组支架并及时将支架调正，保证支架与刮板机呈垂直状态，防止刮板机下滑；

4）严格控制工作面下端三架支架的下滑[1]。支架与刮板机按要求联接好，以防支架的底脚下滑而导致刮板机下滑。

3 支架的稳定性控制[2]

支架的稳定性控制，其目的就在于要尽量降低不利因素的影响，从而提高支架稳定性，相应的控制原则和方法[3]如下所述。

3.1 单个支架

1）在保证液压支架对顶板有足够支护强度的前提下，设法减轻支架的重量。

大倾角综采面矿压显现的主要特征为：由于采空区的不均匀充填而导致沿采面倾斜方向的来压顺序、来压强度和持续时间的不均衡，且顶板作用在支架上的载荷较缓斜煤层时要小。另外，因支架稳定性和其重量呈反变关系，故在支护强度满足要求的前提下，要尽量减轻支架的重量，实现稳定性的提高，同时也有利于支架的调整和搬家。对于实验工作面，由于架型已定，支架自身的重量已不能改变，在生产中主要是设法减少基本顶的来压强度，以及直接顶因超前破断的载荷附加作用于支架上的重量。

2）增设防倒、防滑装置。如在顶梁和底座上面安设侧推千斤顶、防滑底调梁，采用加强型侧护板等。

3）适当提高支架的初撑力，尽量降低支架对底板的比压。因实验工作面架型已定，故从提高支架稳定性的角度出发，在支架支设时应适当提高初撑力，正常工作时应充分利用支架的工作阻力，移设支架时要保持一定的阻力。尤其要注意的是，提高支架阻力必须保证支架和顶底板要接触严密，要以不破坏底板为前提。这就要靠加大支架底座面积或调整支柱的位置，实现降低底板比压，以及使其均匀分布。

为提高支架初撑力，实验工作面除采用BRW400/31.5高压泵外，支架的总进、回液管路使用粗管径，以减少泵站压力管路的损失，从而提高支架初撑力，增大支架和顶底板间的作用力。

4）严格控制采高[3][4]，适当加快工作面推进速度，控制采高实质上就是要控制支架的高度。实际生产中，超高开采既降低了支架的横向稳定性，又使得推溜、移架变得困难。所以说，在保证采面回采率达到要求的前提下，应严格控制采高，增强支架的稳定性，防止出现咬架、挤架现象。另外，适当加快工作面的推进速度还可减轻直接顶板破断时对支架的作用，从而提高支架的横向稳定性。

3.2 工作面的支护系统

除保证单个支架在工作过程中的稳定外，工作面支护的稳定性还要考虑支护系统的稳定性：

1）安设端头支架及排头、排尾支架组，使整个采面形成具有较稳定的整体性和可靠依托的支护系统。一般情况下，排头、排尾支架组是用附加装置将3～5架基本架连成整体而构成，端头支架则要根据实际条件进行特殊设计和布置。

在实验工作面，重点控制的是下端头支架的防倒防滑。工作面机头安设3架装有固定装置的支架（固定架），使用支架的防倒、防滑机构把三台支架连成整体，可防止支架的下滑或倒架，也保障了相邻其它架的稳定性。工作面移前三架固定支架的顺序：先移第三架，再移第一架，最后移第二架。移架时，要用好防倒、防滑、调架千斤顶来进行调架，且要两人密切配合，一人负责向前移架，另一人负责操纵防倒、防滑千斤顶，保证固定架发挥其固定作用。移第三架时，要给第一、第二支架注液，保证其初撑力在24MPa以上，以防倒架。

2）采面沿走向布置成伪仰斜。其目的之一是能够减少工作面的实际倾角，减缓倾角对支护稳定性的影响；其目的之二是在推溜、移架时，形成部分向上的分力来抵消设备的下滑力，可有效控制和调整采面设备的下滑状态。实验工作面就是把采面调成机头超前机尾来布置的。采用特殊的回采工艺，例如由下向上逐次带压移架等，充分发挥各个工序的特点来提高整个采面设备、支护系统的稳定性。

3）减小工作面浮煤量，控制水或其它液体的泄漏，防止因浮煤、水或其它液体而减小设备与底板之间的摩擦系数。做到及时清理浮煤，严防液体泄漏。

4）若支架出现偏移或歪扭，则会加剧支架构件间的连接销子的变形或切断，最终发生支架的严重倾倒。因此，在减少支架结构件装备空隙的同时，最好能采用高强度的连接构件，这样既减少了构件的变形量，还可防止液压支架的结构变形，增强其稳定性，且利于支架的日常检修。

5）生产中，对支架工作状态的监测也是至关重要的。液压支架上可安装自动检测初撑力和工作阻力并可实现自动记录的仪器仪表，实时监测支架的初撑力、受力状况，发现情况可及时调整，实现支架在降、移、升和平常工作中的稳定可靠。

3.3 现场管理方面

1）严把工程质量管理关，液压支架工必须熟悉液压支架的性能、构造原理和液压控制系统，懂得顶板管理方法，操作前必须观察顶板变化情况，操作时要掌握八项操作要领，做到快、匀、够、正、直、稳、严、净。

2）移设支架时，可先打开移架千斤顶控制阀，再进行适度的降架卸载，这时要时刻注意立柱压力表的显示，保证擦顶前移时立柱的实际残余支撑力能满足移架、支架又不会下滑倾倒的要求，且要一次快速拉架到位。

3）及时调架[5][6]，发现支架略有倾斜时可用侧护板调整；倾斜或倾倒严重时，需用木柱式单体柱进行调整。

4）改善采煤工艺和提高操作管理支架的水平。严防超高采煤；及时维修支架，保证支设有效；用好防倒防滑装置；保持良好的移架顺序；顶底板要保持平整，工作面要保持 “三直一平”。

4 结语

1）针对大倾角回采工作面管理的“五大难点”，要尽力保证顶板完整，坚持上行移架、带压移架、擦顶移架、移后调架的原则，在支护上要以“稳”为主，兼顾“支”和“护”的原则。

2）综采面液压支架和刮板刮板机是互相联系、互相制约的，二者的移动互为支点，要尽量控制两者的相对移动。开采大倾角煤层的走向长壁工作面，沿伪倾斜布置、仰斜推进有利于支架自身的稳定，防止液压支架失稳(下滑、倾倒) 主要依靠支架自身的稳定，同时还应充分发挥支护系统的稳定性。

3）对工作面的安全生产管理措施要得力，遇到特殊情况处理要及时。通过保证支架的初撑力、及时支护、保持合理的推进速度、有效控制采高等措施，可实现有效管理顶板，保证工作面的安全生产。

[1] 阴蒙强,周实诚.大倾角煤层综合机械化采煤的实践[J].矿业安全与环保,2005 (6).

[2] 伍永平,员东风.大倾角综采支架稳定性控制[J].矿山压力与顶板管理,1999 (Z1).

[3] 孟宪锐,贺永强,张文超.大倾角煤层的概念及其开采特征探讨[A].中国煤炭学会开采专业委员会2006年学术年会.

[4] 李维光,楼建国.采高对大倾角俯伪斜走向长壁采面矿压显现的影响[J].矿山压力与顶板管理,2003 (1).

[5] 陈炎光,钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.

[6] 尹春生,张军,韩大勇.大倾角综采工作面的开采实践[J].煤矿安全,2003 (11).

Mining Management of Fully Mechanized Mining in Steeply Dipping Seam

Cheng Yungang
Huainan Vocational & Technical College, Huainan, Anhui 232001

TD823.21

A

程云岗(1980-)，男，山西黎城人，讲师，工学硕士学位，从事煤矿开采方面的教学与研究工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.030

安徽省高等学校省级科学研究项目（编号KJ2012Z386）

大倾角煤层；综采工作面；回采管理