急倾斜厚煤层长壁综放开采技术管理经验

急倾斜厚煤层长壁综放开采技术管理经验在煤层倾角38～43°，平均41°，厚度13.5～23m，平均15.5m，自然发火期3～5个月，普氏硬度系数1～1.5的煤层条件下，通过优化工作面设计和合理的三机配套选型，实现了综合机械化放顶煤开采。本文主要介绍了在该采煤方法下管理方面的几点技术经验、创新点和关键技术，并对该技术的难点进行了理论分析和实践检验总结。［关键词］急倾斜；厚煤层；长壁综放；开采技术1矿井及工作面基本情况王家山煤矿浅部（1550水平以上）由5对独立生产井组成，拥有储量4.2亿t，井田面积25km2,主采煤层煤2、煤4两层，煤层赋存为急倾斜（45～72°）倾斜（25～45°），设计生产能力180万吨/a，实际最高年产127.9万t，开采方法以水平分段综采放顶煤开采技术为主，回采工作面单产水平1.5～2.0万t/月·个，是典型的小井群开采。为了实现高产、高效集约化生产，王家山煤矿通过优化工作面设计和合理的设备配套选型，创造性的解决了三机防倒、防滑问题，在倾角41°，平均厚度15.5m煤层条件下，实现了综合机械化放顶煤开采，工作面最高单产达到6.01万t/个·月，这种集急倾斜、大放高、特厚易燃多种复杂性于一体的综放开采技术目前在王家山煤矿得到解决。王家山煤矿44407工作面回采四层煤，煤层属单斜构造，倾角38～49°，平均43.5°，厚度10.9～20.4m，平均15.5m，普氏硬度系数1～1.5。煤层直接顶板为3.8m厚的灰、深灰色泥岩，粉砂岩互层，伪顶为厚度0.6～1.0m的高炭质泥岩，深灰色，致密坚硬。工作面巷道布置采用回风顺槽沿煤层底板（破半岩）布置，运输顺槽沿煤层顶板布置，瓦斯排放巷在煤层内布置，工作面沿煤层底板布置，运输顺槽与工作面通过圆弧过渡联接，面长115m。基本支架选用ZFQ3600/16/28型全封闭整体顶梁双活侧护板，底座采用底调梁防滑结构，基本支架采用邻架操作方式；下端头采用ZT14400/20/31型一主两付结构的端头支架，同时配有特殊的放煤机构；上端头采用ZT9600/20/31型前主后副式端尾支架支护；端头、端尾支架间均采用ZFG4800/18/30型反四联杆结构的过渡支架支护。MG200/500-QWD型交流变频调速四象限电牵引采煤机，前后部运输机均为SGZ730/160型准边双链刮板输送机运输，配套设备均选用国产设备。由于工作面煤层赋存条件、巷道布置及设备配备的特殊性，对工作面劳动组织管理、设备管理及工程质量、安全生产管理的要求更高；因此，急斜特厚易燃煤层长壁综放开采工作面高产、高效的最佳生产管理方式，对于保障急斜特厚易燃煤层长壁综放开采技术的安全生产、实现管理创新、总结管理经验具有十分重要的现实意义。2急倾斜特厚易燃煤层综放工作面主要技术管理难点及解决方法2.1端头区维护在工作面上、下端头改用端头、端尾支架与过流支架，改善了端头支护的受力状况，解决了端头区三角煤的维护问题。44407大倾角综放一次采全高技术，运输顺槽沿煤层顶板布置在1555m标高，回风顺槽沿煤层底板布置在1606m标高，运输顺槽与工作面间采用圆弧过渡段，这种布置方式改善了下端头支架的受力状况，彻底解决了端头区三角煤的维护问题，确保了工作面下出口的安全畅通，同时圆弧过渡段布置在一定程度上限制了前后部运输机的下滑，解决了因运输机下滑造成的搭接不合理问题，还减少了工作面底煤损失。2.2顺槽与工作通过渡区维护具有特殊结构的端头、端尾支架，很好的解决了上、下端头的顶板维护问题，确保了前、后部运输机与顺槽转载机的合理搭接。急倾斜工作面上、下顺槽与工作面过渡区域的顶板维护问题一直是大倾角工作面上、下端头管理的难点，为了从技术管理角度上解决这一技术难题，在设备选型和研究设计时，上、下端头配备了专用支架支护，而且工作面采用圆弧过渡布置，使端头支架与过渡支架间实现了平滑过渡，消除了台阶；在上端头配备带有可互换型侧护结构的端尾支架，解决了回风顺槽与工作面过渡区域的顶板三角区支护难题，支护效果良好，回采期间，工作面上、下端头区域没有出现过一次抽顶、冒顶现象。2.3优化巷道布置运输顺槽沿煤层顶板布置，回风顺槽沿煤层底板布置，运输顺槽与工作面间采用圆弧过渡方式，通过先进、合理的“三机”配套选型，彻底解决了设备的防倒、防滑技术难题。2.4工作面支架的防倒防滑工作面基本支架为四柱支撑掩护式支架，整体顶梁、上下双侧护板，防滑底调梁结构，每两架支架间顶梁上设有防倒油缸，底座上设有防滑油缸联结，增加了工作面支架的整体性，有效地防止了支架挤咬、倒架和下滑。2.5工作面前后部运输机的防滑前、后部运输机机尾与端尾支架间采用防滑锚链连接，前部运输机与每架支架间通过推移杆联结，且每隔15m设一组防滑锚链；后部运输机在支架尾部专门设计了特殊的燕尾型防滑装置与后部运输机联结，防止后溜下滑，同时每隔15m设一组防滑锚链与支架相联。实践证明，这些措施有效地防止了前、后部运输机的下滑。另外，前、后部运输机准双链结构很好地防止了大倾角条件下工作面煤炭运输过程中大块煤飞飘伤人，安全实用，效果显著。2.6优化工作面布置及回采工艺，防止设备下滑工作面巷道采用了回风顺槽超前，运输顺槽滞后的伪斜布置方式，工作面回采时仰斜推进，伪斜量控制在2～6m之间，移架、推溜、放顶煤几项主要工序坚持由下向上的顺序进行，有效地防止了工作面设备的下滑、支架尾梁下摆、前溜上窜，减少机电设备事故的发生，降低了材料消耗，充分发挥了设备的性能。2.7采用黄泥灌浆和注氮相结合的综合防灭火技术放顶煤开采过程中，采空区难免有浮煤遗留，防灭火问题是确保工作面顺利开采的关键，王家山煤矿在回采过程中采用黄泥灌浆和注氮相结合的综合防灭火技术很好地解决了放顶煤开采的采空区防灭火技术问题，保证了安全生产。3急倾斜特厚易燃煤层综放开采关键技术3.1支架移设及倒架预防急倾斜大倾角特厚易燃煤层开采支护系统中，由于重力的法向及切向分量随工作面倾角增加而变化，使得切向分力增大，法向分力减小，从而造成工作面支架所承受的载荷变小引起支护系统外载(或偏载)加大，支架下滑、倾倒及支架间挤、咬架现象加剧；同时由于放顶煤开采，容易造成支架接顶不实而倾倒；另外，从生产过程中的矿压观测情况看，直接顶跨落、老顶来压引起的超前应力造成顶煤破碎、煤帮侧切顶而诱发倒架。3.1.1加强矿压观测及超前预报工作，工作面顶板来压前要严格控制放顶煤煤量，支架移设后要保证足够的初撑力及工作阻力，防止支架空顶而倾倒。3.1.2保证移架质量，支架移设要一次到位，避免多次移架，降架高度以80～100mm为宜。另外由于架顶虚煤有一个压实的过程，支架移到位升起后一次达不到初撑力，在升起半小时后再补一次压以保证足够初撑力，防止支架接顶不实而倾倒。3.1.3严格工程质量，控制好支架支护状态。要根据工作面底板变化情况，及时调整伪斜量保证工作面坡度一致，防止局部变坡点支架倾倒；同时要严格控制支架间侧护板错茬不超过130mm，支架顶梁出现高低错茬及下倾时要尽快调整处理后再生产；另外要提高割邦工序质量，严格控制好挑顶卧底量，为支架的移设及保证良好的支护状态打好基础。3.1.4圆弧段及采高的控制圆弧段严格按照大尺寸小曲率的原则掌握，采煤机司机在割帮时要严格控制好圆弧段的挑顶及卧底量，通过控制采煤机摇臂摆角控制圆弧段及采高。在实际操作过程中克服了采煤机的升降均由采煤机司机来控制，工作面的倾角、采高以及控底量等技术参数达不到设计要求，所以工作面底板经常被采煤机滚割“弧形”或“波浪形”，致使支架高低错茬、咬架。前后部刮板机、支架呈“弧形”或“波浪形”，沿工作面走向推进，经常影响设备效能的正常发挥，在圆弧段要减速运行，采煤机主、副司机分别掌握前、后滚筒的高低位置，分工明确，配合默契不误操作，从而保证渐变段成形好，圆弧段平滑，采高符和设计要求。3.2放顶煤操作放顶煤操作是大倾角综放开采的关键技术，由于倾角大，顶煤垮落后会沿倾斜方向滚动和下滑，放顶煤操作既要保证支架的稳定性，又要提高回采率并减少含矸，技术操作难度大。通过对顶煤运移规律的观测及各种放顶煤方案的试验对比，确定工作面放顶煤操作整体上按由下向上双轮间隔顺序放煤的操作方法，单架双轮放煤总时间8min，放顶煤步距1.2m这种操作方法取得了理想的效果。通过现场观测放煤对相邻支架的最大影响范围一般为15m，工作面不同倾角的位置放煤时，对相邻支架的影响范围也不相同，因此工作面不同倾角条件下可采用不同的放煤顺序。4结语（1）王家山煤矿急倾斜大倾角特厚易然煤层实现综采放顶煤开采，创造性地解决了急倾斜大倾角开采条件下的诸多技术难题。三机选型和研究设计配套合理可靠，经济效益显著，该技术的成功，解决了一个世界性的煤炭开采技术难题，打破了急倾斜煤层无法放顶煤的禁区。（2）工作面渐变段设计及巷道布置，巧妙的解决了大倾角开采条件下工作面上下端头的维护问题，为上下端头支护设备选型及工作面设备的防倒防滑技术拓宽了思路。（3）“三机”防倒防滑装置及端头端尾支架结构、端头支架放煤机构新颖独特，防倒、防滑性能良好，安全实用，为实现放顶煤开采奠定了良好的基础。