急倾斜煤与瓦斯突出煤层综采技术应用研究

【摘　要】介绍了绿水洞煤矿在急倾斜煤与瓦斯突出煤层采用综合机械化开采技术的过程中，解决工作面“三机”设备配套及防倒防滑技术、端头顶板支护技术、工作面防飞矸、防片帮、防推底技术等难题。在矿3211综采工作面采用急倾斜综采技术，取得良好的经济效益，对类似条件下的急倾斜煤层采用综采技术提供指导作用。

【关键词】急倾斜；综采；“三机”配套；防倒防滑

0.前言

绿水洞煤矿于1981年12月31日建成投产，年设计生产能力为60万t，2005年矿井改造后，年生产能力被重新核定为120万t。井田南北长约7.35km，东西宽约3.4km，呈不规则多边形，面积约为25km2，开采标高为±0m～+999m。矿目前的开采水平主要集中在+528m水平和+350m水平，可采煤层为K1煤层，根据中煤科工集团重庆煤炭科学院2010年9月提供的《绿水洞煤矿K1煤层瓦斯基本参数测定及突出危险性鉴定报告》，瓦斯绝对涌出量为34.44m3/min，相对涌出量为35.04m3/t，二氧化碳绝对涌出量为19.3m3/min，相对涌出量为19.62m3/t，矿井瓦斯等级鉴定为煤与瓦斯突出矿井。矿在大倾角煤层综采技术方面已经取得历史性的突破和成绩，在急倾斜煤层综采技术方面也日趋娴熟。急倾斜突出煤层采用综合机械化采煤技术，提高综采工作面单产技术，确保矿井安全高效、可持续生产，不断改善井下作业环境，降低劳动强度，提高工作效率等方面的研究对类似条件下的煤层开采具有非常重要的实践指导意义和推广应用作用。

1.急倾斜煤层综采技术应用

对于急倾斜煤层的开采，常采用的方式主要有伪倾斜柔性掩护支架采煤法、伪倾斜分段密集采煤法、正台阶分段密集采煤法等，绿水洞煤矿一直致力于大倾角煤层、急倾斜煤层综采技术研究，经过工程技术人员的技术攻关及多年实践检验，对综合机械化采煤技术的研究已经达到了较高水平，目前矿采煤机械化程度达到100%。先后完成矿5654、5616等急倾斜综采工作面的安全顺利回采。在急倾斜煤层综采技术方面的成功应用，也吸引了国内外不少同行到矿参观、考察、学习。2010年11月，乌兹别克斯坦采矿专家组成考察团一行在煤炭工业郑州设计研究院有限公司陪同下到矿考察急倾斜煤层综采技术，希望加强技术交流与合作。

1.1急倾斜煤层综采技术难题

急倾斜煤层综采过程中主要解决的是“三机”设备配套及防倒防滑技术难题、上、下端头顶板支护技术难题、工作面防飞矸、防片帮、防推底技术难题以及采煤工艺技术难题等。综采工作面“三机”设备（采煤机、液压支架、刮板输送机）配套，采用上海天地科技股份公司生产的MG-250/620QWD型采煤机，采用张家口煤矿机械厂生产的SGB-730/160（320）型刮板输送机，采用广能集团嘉华机械公司生产的ZJ3600-15/36型液压支架。

1.2实施工作面简介

1.2.1工作面地质概况

3211综采工作面，位于打锣湾背斜西翼+350m水平321采区北端，为一单斜构造，工作面上部为回采完的5692工作面采空区，下部为已经形成的3213工作面，南面为5654工作面采空区，北面为正在开拓的323采区。工作面走向长度为771m，倾斜长度为91m，煤层倾角32°～50°，平均倾角为47°，斜面积为70161m2。工作面绝大部分为合层煤层，煤层中含夹矸2～4层，属于复杂结构煤层，煤层厚度在1.16m～2.59m，平均厚度为2.4m。煤层中部有一层厚约0.07m的高岭石泥岩，为煤层标志层。工作面内仅有一小块分岔煤层带，分岔矸厚度不大，为0.5m～0.65m。工作面煤层基本顶为厚约7.2m的钙质泥岩、砂岩，直接顶为厚约8.6m的钙质泥岩，伪顶为厚约0.2m的粘土岩，直接底为厚约0.7m的炭质泥岩，基本底为平均厚度6.6m的泥岩、砂岩及页岩。

1.2.2 综采设备配套

3211综采工作面采用走向长壁综合机械化后退式采煤方法，在工作面布置液压支架、刮板输送机、采煤机，上端头布置急倾斜综采上端头液压支架，下端头布置急倾斜端头液压支架，风巷布置回柱机、绞车、乳化泵，机巷布置桥式转载机、破碎机、胶带输送机、回柱机、张紧绞车、绞车等。

1.3急倾斜煤层综采工艺

根据井田开采技术条件及矿急倾斜煤层综采技术生产经验，3211工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，采空区顶板管理采用全部垮落法。

割煤工序：采煤机采用斜切进刀方式，从机尾向机头单向下行割煤，前滚筒割上部煤，后滚筒割下部煤，通过滚筒自旋利用截齿将煤破碎，并装入刮板输送机，上行时前、后滚筒均在下部收浮煤。采煤机进刀距离为41m。

移架推溜工序：采用自上而下追机移架方式，正常情况下滞后采煤机后滚筒3～10架移架，推移刮板输送机则采用自下而上进行推溜。工作面液压支架采用防倒防滑缸进行连接，通过上推下拉方式增加液压支架主动上行的能力，解决了原液压支架无上行位置向上排架困难的问题。

工作面及端头顶板支护：工作面顶板采用ZJ3600/15/36型急倾斜支撑掩护式液压支架进行支护，移架步距0.6m，端面距100～340mm；上端头顶板采用一架ZTJ4600/13/31型上端头液压支架进行支护；下端头顶板采用三架ZTHJ11400/15/23型横式急倾斜端头液压支架进行支护，切顶密集支柱布置一排，柱距0.4m；机、风巷超前支护段0～10m双排超前支柱采用戴帽点柱沿工作面走向进行支护，棚距1.0m，10～20m单排超前支柱采用戴帽点柱沿煤层走向进行支护，柱距1.0m。

工作面防飞矸、防片帮技术：工作面在回采的过程中尽量在真倾斜或微俯斜状态下进行生产，严格控制好工作面机头超前机尾的距离。工作面形成独特的三重防飞矸体系：在液压支架前每节输送机中部槽（电缆槽侧）设置一块利用千斤顶升降的架前挡矸板，可防止采煤机割煤过程或煤壁片帮后造成的飞矸窜入工作面支架内伤人；在液压支架内间隔10架安装架间挡矸门，正常情况下处于关闭状态，可有效阻挡工作面上方滚下或架间窜矸；上端头液压支架上帮设置高强度挡矸板，有效防止上顺槽高帮窜矸，下端头液压支架设置可伸缩挡矸板，确保人员下出口通行安全。