关于大倾角煤层综采中的基本问题探讨

[摘要]埋藏倾角为35°～55°的煤层称为大倾角煤层。我国对大倾角煤层的开采以非机械化炮采为主，如台阶式、小阶段爆破、房柱式等，劳动强度较大，回采率较低，质量性和安全性都难以保证。实现综合机械化开采是大倾角煤层开采的发展目标。本文主要研究大倾角煤层综采中的基本问题，提出解决基本问题的措施。

[关键词]大倾角煤层 综合机械化开采 基本问题

[中图分类号] TD822 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-29-1

在我国煤炭总储量中，大倾角煤层储量约占14.13%，主要分布在东北、甘肃、福建、新疆、四川和广东等地，年产量约占煤炭总产量的9%。在有些省煤炭总产量中，大倾角煤层产量占较大比例，如四川省的大倾角煤层产量占45%左右。从上世纪80年代起，我国开始研制大倾角煤层综采设备，并取得了一定的工业效果，但煤层开采过程中支架严重咬、挤等问题严重制约综采工作的进行，导致大倾角煤层综采设备尚未正式投入生产，影响我国大倾角煤层综采的发展。

1大倾角煤层综采中的基本问题

（1）大倾角煤层顶板破断后垮落，岩块会随着底板向工作面下方的采空区滚动、滑落，滚动、滑落的倾角大于垮落岩石的自然安息角。对走向为长壁的煤层开采时，在工作面形成不均匀的填充，导致不同的工作面区域产生不同的矿压，其中工作面的中上部矿压较剧烈。

（2）大倾角煤层的底板也会出现滑移破坏现象。如果顶板移动垮落的速率、走向和底板滑移破坏的速率、走向不同，就会引起工作面系统失稳，造成灾害性事故。

（3）随着倾角的增加，重力的切向和法向分量也发生变化，重力的切向分量增大，法向分量减小，造成工作面的支护系统受到的载荷变小，加大失稳外载，使工作面的支架出现严重的倒、滑现象，支架间出现咬、挤现象。

（4）支架和围岩之间的关系。支架和围岩之间相互作用、相互影响。支架的工作状况和承载特性受围岩运动的影响，围岩的稳定性效果也会受支架工作的影响。应合理看待支架和围岩之间的关系，将两者之间的关系作为相互作用、共同承载的力学体系，科学处理和调节两者之间的关系[1]。

2大倾角煤层综采解决基本问题的措施

通过以上分析可以看出解决基本问题的主要工作不是提高支护的工作阻力，而是加强岩层支护的稳定性。下面根据加强岩层支护的稳定性提出几点解决措施。

2.1加强工作面顶板稳定性

工作面直接顶的厚度决定工作面的顶板压力受老顶岩层影响的大小。如果老顶岩层距离煤层较远，直接顶的厚度就会增大，在缓慢下沉的平衡过程中形成断面的概率也会增大。在工作面顶板的来压时期，随着工作面不断推进，破断面岩块的重量和支架的稳定性呈反比例关系，工作面直接顶的垮落岩块范围越大，对支架施加的载荷越大，对煤层支护系统的稳定性造成严重影响。在工作面顶板的来压期间，必须增加支架的初撑力和工作阻力，才能保证支护系统正常工作。支架与顶板、底板保持垂直，迎山角应控制在3°～5°，角度过大会引起退山现象。顶板与支架之间接触应严密，禁止出现“线接触”现象，引起空顶事故。移架时必须去除顶板的反复支撑，尽量一次性完成。

2.2加强支架稳定性

支架的参数和结构都能影响煤层支护系统的稳定性，应当正确、科学的认识各个参数及结构。支架的参数包括初撑力、工作阻力、底座宽度、支撑高度和支架重量等[2]。

在支架的初撑力和工作阻力方面，应当根据支架的受力情况全面分析，有效控制支架下滑，将提高支架系统的整体稳定性作为基础，保证支架系统具有良好的初撑力，并对支架系统的工作阻力有效运用。支护系统的强度必须满足工作面顶板的压力。提高支架系统的初撑力最重要的工作就是确保支架系统的整体状态良好，才能避免发生漏液、串液、自动卸载等现象，还应当及时检查供液管路，减少泵站压力的损失。

在支架的底座宽度和支撑高度方面，支撑高度设计的越低，底座就会越宽，保持良好的稳定性。在开采现场应当增加支架的底座面积，支架与煤层底板保证良好接触，使支架底板合理分布支撑力。随着支架系统工作阻力的不断加大，应当及时检查煤层底板，保证底板状态完好。另外，还应当严格控制开采煤层的高度，保证工作面顶板割平，支架顶梁与顶板点之间不能接触，高度应控制在3.3m左右[3]。

在支架重量方面，由于支架重量与稳定性之间存在反比例关系，在支护强度能满足基本要求的条件下，对支架重量进行严格的控制，提高支架稳定性。如果支架选型工作已经完成，支架的重量很难直接改变，应在回采工作中增加推进速度，将每班采2刀增加到3刀，防止支架受破断直接顶的荷载影响时间过长。

3加强底板稳定性

大倾角煤层开采后，工作面顶板的岩层会发生严重的移动和破坏现象，底板岩层会沿着工作面的倾斜方向滑移。底板岩层的滑移和破坏现象严重影响支架，原有的支撑基础失去作用，支护系统的刚度也会遭到破坏，使支架产生破坏、失稳等。煤层倾角和底板岩层与支架之间的摩擦等都会对底板造成破坏，煤层倾角越大，底板失稳、滑移和破坏现象越严重，底板岩层与支架之间的摩擦力越大，支架抗滑力越小。采煤机割煤后，及时清理工作面表面的浮煤，提高摩擦力，避免由于浮煤的作用减小底板与支架底座的摩擦力。如果工作面顶板受到淋水，应及时处理，避免由于水的作用减小底板的摩擦力，应当定期检查支架各部分的密封情况和乳化液管路。

4结束语

大倾角煤层的顶板、底板出现滑移、破坏现象，倾角的不断增加，支架围岩之间的关系等问题都降低了煤层支护系统的稳定性。本文从加强顶板稳定性、支架稳定性和底板稳定性三个方面提出解决问题的措施，在工作面液压支架的设计等方面仍需要广大学者深入研究。