大倾角煤层回采分析

[摘 要]我矿属于衰老矿井，剩余采区煤层倾角度大。大倾角综合机械化开采一直是技术难题，特别对于不稳定易冒落顶板，容易将上方顶板抽空，造成支架初撑力达不到要求，无法对顶板造成有效支护。对顶板控制极为不利，回采难度更大。针对我矿回采大倾角工作面中出现的问题，及处理问题所采取的措施，为以后的大倾角工作面回采积累了丰富的经验。

[关键词]支架调整；顶板管理；工作面三防；支架稳定；

中图分类号：S605.+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0032-01

一、地质概况：

1、工作面参数

该工作面走向长度435m，倾向长度123m，煤厚1.0～3.9，平均2.8m；受岩浆侵蚀影响，煤层顶部蚀变为天然焦及火成岩，厚0～2.0m，平均0.5m。煤层倾角30～45°，平均33°。

2、工作面地质条件

里段工作面地质构造复杂，煤层受岩浆侵蚀严重，岩浆在煤层中呈透镜状、串珠状或其它不规则状分布，煤层顶部多蚀变为天然焦及火成岩，造成煤厚不稳定，给后期回采带来极大困难，直接顶为9.95米厚的泥岩，不稳定。工作面水文地质条件简单， 3煤顶板砂岩裂隙水为主要充水水源，可造成底板松软。

二、工作面设备选型分析

1、煤机

该工作面采用MG400/920/QWD型双滚筒采煤机，总功率920KW，牵引方式为交流变频牵引，滚筒直径2.2M，总重量46T，截深800mm。

优点：功率大，截深大，操作方便。缺点：滚筒直径大，对支架高度变化适应性小。

2、工作面输送机

工作面采用SGZ-800/400型刮板输送机。优点：与支架连接装置间隙小，容易控制下滑。缺点：当支架歪斜时，由于滑块与车之间连接间隙小，抵车时容易将溜槽间隙拉开，引起溜槽脱节。溜槽连接哑铃销容易损坏。

3、工作面液压支架

工作面中间架采用ZQY6800/19/40型大倾角掩护式液压支架对顶板进行支护，移架步距在0.8m。支撑高度1.9～4.0m，中心距1.75m，工作阻力6800KN，初撑力5064KN，支护强度0.8317-0.8428MPa，适应煤层倾角≤45°。

优点：直架装有防倒防滑千斤顶，并有控制工作面输送机防滑装置。缺点：支架尾梁重，初撑力低时，当顶板来压时支架尾梁下滑歪架并损坏支架安装的防倒防滑设施。侧护板千斤顶推力小且行程短，支架中心距与支架净宽差距小，造成侧护板行程不好控制。对顶部适用性差。

4、工作面“三防”设施

防飞矸板和网：每个电缆槽的老塘侧顺山方向安装一块挡矸板，防止工作面矸石飞向老唐侧；缺点：支架间的煤矸不易攉进车内，不易观察工作面输送机，对支架的适应高度变小，要保证支架活柱拔高不低于1.0m，否则支架顶梁将压坏防飞矸板。工作面大车内沿走向挂4-6片防飞矸网，防止矸石掉入车内，造成飞矸伤人。

挡身板：每十架架间走向方向安装一块挡矸板，防止架间矸石往下滚落；缺点：支架适应高度变小。

防倒、防滑装置：在1-5号、45-50号的支架顶梁上安装了防倒千斤顶，在底座的前方和尾梁连杆处安装了防滑千斤顶，在支架的滑块下方的底座内安装了输送机防滑千斤顶。优点：在支架状态正常时拉架可辅助进行调节；缺点：当支架产生歪斜时，防倒、防滑千斤顶就失去作用。

三、回采期间情况

1、回采时保证工作面呈伪倾斜布置，机头超前机尾，以减少工作面输送机自重引起的下滑。

2、初次回采及周期来压情况

1）、工作面初次回采期间，采取向下单向割煤，到机头后反刀清理浮煤，滞后煤机后滚筒5-8架从下向上进行抵车。拉架时，已机头1-5号架为基础向上进行拉架。抵车时将输送机防滑顶全部打开，目的防止大车下滑。

2）、当工作面平均推进21m时，顶板初次来压，来压时造成中上段煤壁片帮掉顶。腰巷在5号架处漏顶，支架开始出现歪架并由此向上扩大，煤壁38-66号片帮掉顶，片帮宽度达2m，造成工作面输送机死车，处理将近7天。

3）、推进距离7-9米，工作面周期来压。工作面中部再次出现片帮掉顶，造成35-50号支架歪架，支架歪斜趋势扩大至机尾，通过一个多月的调整至7月15日止，支架状态明显好转。此时工作面再次周期来压。

3、工作面回采期间，工作面输送机没有下滑，反而上窜。原因：支架尾梁重，支架顶板破碎，支架初撑力低，在顶板压力下支架尾梁下滑，造成支架不垂直工作面输送机。

四、倒架原因分析

1、顶板及角度

1）、工作面顶板为泥岩顶板且火成岩侵蚀严重。火成岩与直接顶之间有200mm左右的天然焦，造成火成岩不稳定，极易掉落。火成岩冒落后，工作面采高超过支架最大高度，造成支架无法有效支护顶板。火成岩呈串珠状分布，无规律。使支架不能保持一致，易产生错差。拉架时造成破碎顶板冒落。

2）、由于工作面倾角局部达45°，支架错茬超过规定后，在拉架、调架过程中易将上方顶板抽空，造成支架初撑力达不到要求，使支架在自重作用下产生歪斜，对顶板控制极为不利。工作面角度大，割煤、抵车、拉架不能平行作业，占用循环时间长。

3）、支架产生错差，造成支架无法以下架作为基础架，进行拉架、调架。当支架在顶板压力和自重作用下歪斜时，支架自身的防倒、防滑装置位置不当、强度不够，造成防倒、防滑装置损坏、失效。如：侧护板千斤顶推力小且行程短，不能伸缩自如；防倒千斤顶位置靠前；支架底调顶在歪架时不能使用，否则伸出后易被下一架底座压住，造成拉不动支架，调架困难，失去对支架的微调作用。。

2、回采工艺

由于工作面倾角大，采用机尾进刀单向下行割煤，往返一次进一刀。正常循环：即煤机下行割煤往上空刀清理底煤移刮板输送机移架。由于火成岩侵蚀的地段，推移输送机后不能进行拉架，要煤机下行进行挑顶。变成火成岩段往返两次才能进一刀，循环变成：煤机下行割煤往上空刀清理底煤移刮板输送机煤机下行挑顶移架。影响工作面推进度。

3、回采速度

1）、工作面推进慢，周期来压步距为7-9m，每次来压时，支架抵抗不住顶板压力，造成支架歪斜，支架稳定性极差。造成工作面压力一直在煤壁内，易造成部分煤壁顶板切断，需要停下来做窑管理。在管理期间，支架在自重及顶板压力作用下，继续下歪形成恶性循环。

2）、每次周期来压后，造成支架歪斜、煤壁片帮掉顶，在压力影响周期内调架效果不明显。只有压力稳定后，调架才见效果，调架时链条笨重，每拉一架都要人工捆绑链条，拉架速度慢。

四、技术对策

1、提前对工作面煤壁注入煤体固化剂，增加煤体的强度，使煤体增加抗压能力，保证煤壁不片帮或减少片帮范围。

2、当煤体承受不了超前压力，固化剂失去作用，人工对煤壁进行做窑管理，对顶板进行控制。防止顶板冒落，使支架失去稳定。

3、提高职工操作技能，拉架要带压移架，移架过程中采用拉力达1000KN的千斤顶配合SGZ-800/800刮板输送机链条进行调架，拉架时采用双顶迈步式进行，保证拉架后支架不会下滑。用支架拉过后，为增加支架的稳定性，在每个支架的前梁处打1-3个单体，防止支架下歪。

五、结束语

工作面在正常生产期间，推进速度慢，造成压力大，煤壁易片帮。火成岩侵蚀严重，顶板不平，造成支架存在落差，初撑力达不到要求，极易造成支架歪斜。通过采取措施，提高职工操作技能，拉架时带压擦顶移架，少降快移，使工作面能正常回采。对于个别地段支架不正，采取应对方法进行调整，起到显著效果，为以后的大倾角工作面回采积累了丰富的实践经验。

参考文献

[1] 冯胜利.大倾角综放工作面初采倒架原因分析及处理.煤矿支护[J].2014年01期

[2] 田建川.大倾角综采工作面设备选型及配套应用.科技信息[J].2012年27期

[3] 原建军.大倾角工作面防止倒架技术.能源与节能[J].2013年12期

作者简介

杨洪武（1975―），男，四川广安人，采矿工程师，1999年毕业于华北科技学院。现淮北矿业集团石台矿业综采一区区长