淮北矿业集团涡北煤矿 安徽 涡阳 233600
摘要：涡北煤矿8106综放工作面煤层赋存条件复杂，构造多，面内存在落差在1.0~15m之间的断层4条，工作面内受两条近走向断层影响,煤层呈上山走势，走向倾角8°~24°，平均16°；沿工作面倾斜方向煤层倾角16°~31°，平均25°。工作面里侧倾角较大平均28°，工作面仰采角度最大达24°。矿井利用综合机械化走向长壁放顶煤采煤方法回采，工作面设备的防倒防滑、端面管理及工作面滚矸伤人一度制约了工作面安全生产。本文将介绍涡北矿8106工作面上山回采“三软”煤层综采放顶煤高产高效回采经验。
关键词：综采放顶煤 上山回采 大倾角 三软煤层 防倒防滑 端面管理
一、概况
工作面位置：8106工作面是涡北矿南翼下延采区第二个工作面。该面地质条件复杂，断层多且落差大，工作面内受两条近走向断层影响，回采范围内小构造较发育，对生产影响较大。工作面走向长度454m，倾向长度118m，储量47.5万吨。
煤层状况：开采煤层为81、82煤联合开采。81煤厚1.53～4.37m，平均2.69m。82煤厚0.29～4.75m，平均2.54m。夹矸厚平均1.1m。煤层倾角16°～31°，平均25°。煤层硬度f=0.2。
顶底板岩性：老顶砂岩14～29.26m，灰～浅灰色，以石英长石为主，钙质胶结，裂隙较发育。
直接顶泥岩0.92～6.89m，灰～深灰色，含大量叶片化石。
直接底泥岩1.25～6.82m，灰～灰黑色，含植物化石碎片。
二、工作面主要机电设备
1、液压支架ZF8400/18/34，78架，采高2.5m，中心距1500mm，工作阻力8400kN。
2、采煤机MG300/700-WD，功率700KW,电压3300V，滚筒直径2m。
3、运输机SGZ764/630两台，运输能力1000t/h，电压为3300伏，功率2×315KW。
4、转载机SZZ830/315一台，输送量1500t/h，电压为1140伏，功率315KW。
三、工作面基本生产情况
采煤方法：单一走向长壁后退式综采放顶煤。
作业方式：“三八”作业制，两班割煤、放煤，一班检修、放煤。
两巷超前管理方式：风巷采用6架超前支架支护，超前支架向外为方便超前支架拉移进行超前套棚；机巷自抹帽棚向外采用4架超前支架支护，超前支架向外为方便超前支架拉移进行超前撕帮抹帽。
四、上山回采“三软”大倾角煤层对工作面影响
在“三软”煤层条件下，由于煤体强度低，在工作面紧靠顶梁面和梁端的顶煤较破碎，易产生端面冒顶。放煤时顶煤易垮落且垮落角一般大于90°，放顶煤后，支架顶梁尾端的顶煤失去了稳定性，以松散状态堆积在顶梁上面。当支架前移时，顶煤在支架前方破坏更加严重。如果采煤机割煤后，移架不及时，架前冒顶和煤壁片帮则更加严重，造成支架支撑力不能发挥作用，将会给顶煤及煤壁区的管理带来一定的控制难度。
如果支架前移或初撑力达不到要求，顶煤垂直方向的位移量增大，导致顶板位移增量大于顶煤位移增量，煤壁区受力随之增大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另一方面，由于“三软”煤层的可放性较好，低位放顶煤支架尾端有一个破碎区，放煤控制不当，顶煤放的过多，破碎区前移，顶煤的完整性受到破坏。支架前方支撑力较小或无支撑力的情况下，支架顶梁后部顶煤的完整性被破坏，位移量急速增加，支架上部的顶煤将随着前部冒落的空间流出，形成空顶，影响支架的稳定性，能造成支架歪架或倒架。
因此，三软大倾角上山回采煤层综放开采技术关键是：一对工作面设备进行有效控制，防止采煤机、支架、前后部运输机等设备下滑。二、对顶板有效控制，防止工作面片帮、掉顶、冒顶。
五、工作面设备防倒防滑
1、工作面设备下滑观测方法
涡北矿煤层倾角较大，通过多年大倾角回采实践，形成了一套简易观测工作面支架及运输机上窜下滑方法，施工中班班观测，通过数据来指导工作面施工。方法：施工单位技术员将机巷中线提前找准，在工作面下端头处抹帽棚以内，挂一组巷道中线或中线平行线，每班观测运输机头至巷道中线的距离，如果运输机机头至巷道中线距离减小，则运输机下滑；如果运输机机头至巷道中线距离增大，则运输机上窜。
2、支架防倒防滑
①ZF8400/18/34综放支架适合在煤层倾角≤25°条件下使用，工作面通常通过推杆的限位，及弹簧组件、千斤顶控制的活动侧板的复位达到防倒防滑。当倾角大于15°时应增加防倒防滑措施：本架设有性能可靠的防倒防滑装置，在相邻两架支架顶梁和底座安装防倒防滑装置。当支架有歪斜、下滑倾向时，应用DWX35单体液压支柱配合带压移架。通过机头机尾加刀及时调整工作面伪倾角是防止支架上窜下滑的主要措施。
②严格控制采高。工作面采高正常控制在2.5m以下，严禁超高，支架超高会降低支架的抗倾倒的能力，弱减了支架稳定性。
③尽量保持跟底板回采。因煤层较为松软，支架本身重量大，丢底煤易造成支架底座下陷，会导致支架向下歪斜倒架。
④保持合理的支架初撑力。支架立柱初撑力要达到要求，移架及放煤后，要注意观察支架立柱压力表变化情况，发现压力达不到要求要及时补液。
3、采煤机防滑
①在采煤机油马达输出轴上安装液压制动闸。采煤机通电时，液压制动闸自动松开，调节调速旋钮可使采煤机左右牵引，采煤机断电时，液压制动闸处于制动状态，可有效防止机组下滑。
②严格控制机组上下行速度不超过2m/min，机组下行割煤时用慢牵引。当煤层倾角较大，采煤机下行速度较快时，司机要严格控制煤机下行割煤速度。
③机组上行装煤后，必须及时推溜拉架。
4、刮板运输机防滑
①合理掌握伪倾角。通过机头机尾加刀及时调整工作面伪倾角是防止运输机上窜下滑的主要措施。
②采用从下往上单向推移刮板运输机方式。大倾角移运输机必须先移机头，稳好，打好机头撑子，然后自下而上移运输机至机尾。
六、工作面端面管理
①支架高度保持在采煤机能通过和正常仰采角度为原则，采高一般控制在2.5m~2.7m。
②采取带压移架。移架时，先启动推拉千斤顶，然后再降柱，一旦支架能拉动立即停止降柱，使支架顶梁与顶板保持一定的支撑力，带压前移。这样减少了顶板下沉量，有效控制了顶板。
七、效果评价及评论
通过理论研究、工艺创新、设备改造和现场实践，成功的攻克了上山开采大倾角“三软”煤层综采放顶煤开采技术难题，在煤层平均倾角较大,面内构造多，且是“三软”近距离两层煤含夹矸结构的条件下应用综合机械化走向长壁放顶煤采煤方法实现高效回采，为类似地质条件下矿井采用综采放顶煤技术提供了宝贵的参考经验。
论文作者:邓道衡
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/2
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