大倾角综采放顶煤技术在煤矿生产中的实践与应用_眭一平

TECHNOLOGY TREND

［摘要］针对大倾角综采放顶煤工作面支架出现倾倒、下滑等现象，剖析了大倾角综采放顶煤工作面的技术难点，在支架设计、回采工艺

等方面采取有效的防治措施，取得了较好的效果，为大倾角综采放顶煤工艺提供相应的借鉴经验。［关键词］大倾角；综采放顶煤；技术大倾角综采放顶煤技术在煤矿生产中的实践与应用

眭一平

常宏伟

（山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司，山西高平

０４８４００）

大倾角煤层主要是指倾角在25°以上的煤层，由于其赋存的特殊性，属难采煤层。多年的实践证明：工作面设备尤其是液压支架的稳定性是大倾角综放工作面成功开采的关键。望云煤矿分公司于2007年在3102工作面中试行大倾角综采放顶煤工艺，经过几年的实践，针对大倾角工作面设备下滑这一普遍存在且一直没有彻底解决的难题进行了许多研究、探索，采取了一系列行之有效的防治措施，较好地解决了这一技术难题。现就大倾角综采工作面在回采过程中采取的技术措施谈一点浅见，以资大家借鉴。

1矿井概况及地质条件

山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司位于山西省高平市寺庄镇望云村，属沁水煤田，井田总面积16.8696Km 2，矿井始建于1958年，现生产能力为90万t/a ，核准开采3—15#煤层，现开采山西组3#煤层，平均厚度4.4米。

井田内地质条件复杂，受庄头大断层（落差60-84m ）影响，次生断层多，陷落柱发育，仅现采区5.4km 2的井田范围内大小构造数量就达38条之多，其中大型断层2条，中型断层5条，小型断层13条，岩溶陷落柱18个，且煤层倾角较大，局部达25°~30°。

2采煤方法及回采设备

3102综放工作面采用大倾角走向长壁综合机械化放顶煤开采方法，全部垮落法管理顶板。采用MG160／375一WDI 型电牵引双滚筒采煤机落煤。工作面煤层厚度平均为4.4m 采煤机截深为0.6米，采高2.4m ，放顶煤高度为2.0米，采放比1.2∶1，一采一放，放煤步距为0.6m 。支护采用ZF3400/17/28型低位放顶煤液压支架和ZFG4000/18/30型过渡支架。

3支架受力及失稳原因分析

支架在工作面受到上覆岩层的重力作用，重力沿法向及切向的分量随倾角的变化而变化。倾角增大，支架所受的切向分力增大，法向分力减小，从而使工作面支护系统所受的有效载荷变小，而引起支护系统失稳的外载荷增大，工作而支架下滑、倾倒及架间挤、咬现象加剧；同时煤层倾角增大，工作面支架载荷变化也很大。随着倾角的增大，煤层顶、底板移近量逐渐变小，上覆岩层熏力沿层面法向力减小，向下的下滑力增大，从而加大了支架侧向载荷。为此，要在液压支架上设计可靠的防倒滑装置，实现大倾角工作面液压支架动静态防倒防滑功能。

4大倾角综采放顶煤技术难点1）支架稳定性差，易发生倒架、咬架现象。根据支架受力状态分析，由于煤层倾角较大，煤层顶板作用于支架上的正压力较小，倾斜方向的分力较大，支架的工作阻力相对较小，支架易下滑、倾倒，造成倒架、咬架事故。2）工作面前、后刮板输送机下滑。由于煤层倾角较大，刮板输送机沿倾斜方向的分力大于刮板输送机与底板间的摩擦力，致使刮板输送机下滑损坏支架与刮板输送机间的推移连接装置。3）采煤机组的下滑。采煤机组沿倾斜方向的分力较大，再加上机组上行割煤时的阻力，易发生下滑事故。4）煤、矸坠落伤人。

5大倾角综采放顶煤技术措施

５．１优化采煤工艺1）在条件允许的情况下，尽可能将工作面沿伪倾角布置。工作面开切眼时，使切眼与顺槽间成3～5°（即下顺槽超前上顺槽5～10米，

减少工作面实际倾角。

），依此伪斜推进防止支架、刮板输送机等下滑。2）布置工作面时，上顺槽沿煤层底板掘进，下顺槽沿煤层顶板掘进。开切眼时，在下顺槽与工作面连接处10～20米范围内逐渐掘至煤层底板，工作面按此留部分底煤推进，可降低下端头倾角度，加大端头支架的稳定。3）采用特殊回采工艺。移架时，尽量采取自下而上的移架顺序、从下向上的推溜方式。4）合理放煤。防止过量放煤造成支架失稳，特别是工作面上部区域内多架支架失稳，通过试验：从上向下放煤时，支架稳定性较好，但容易混入矸石。为了保持支护系统的稳定性，工作面上段由上向下间隔顺序放煤，其余地段整体按由下向上间隔顺序放煤。工作面上顺槽端头支架处和下顺槽端头支架5米范围内可不透顶煤，以防顶空、支架失稳。

5）严格控制采高，加快推进速度。

５．２液压支架防倒、防滑措施1）在邻架底座之间增设防滑千斤顶，以初撑力大的支架为支点，调整相邻支架的位置。2）在邻架顶梁间增设调架千斤顶，调架千斤顶的作用是调整支架方向，保持与回采方向基本一致，控制后部输送机与前部输送机相齐。当支架出现倾倒时，以支撑顶板的相邻支架作支点，用千斤顶调整该支架的位置。3）将掩护梁侧护板设计为双侧双活形式，当放落的煤流有向下的分力使支架产生侧向摆动，从而带动支架扭斜时，可通过掩护梁与支架底调装置配合，可靠地调节支架，增强支架的抗扭性，实现支架的稳定，支架侧护板千斤顶采用液压锁锁定。同时加大侧护板千斤顶的缸径，以提高侧推力，便于调架，使支架始终处于正常的工作状态。4）工作面可设置排头支架，提高工作面支护系统的稳定性。排头支架增设防滑链，由3~5架组成。布置在工作面的机头处或机尾处。同时，上、下端头支架侧要采用∏型配合单体液压支柱加强支护。5）移架滞后机组5～10米，同时应带压擦顶移架（即降低所移支

架50～100mm

），使支架具有一定的初撑力，并以相邻支架侧护板作为导向轨向前移架。如上行割煤时，由下向上顺序移架；下行割煤时，分组逐次移架，每组内由下向上顺序移架。充分利用工艺特点来提高整个工作面设备及系统的稳定性。移架操作时，少降快移、带压擦顶移架。

6）尽量加大支架底座面积。两端头处支架增设专用支架底座，合理调整合力作用点位置，一方面降低对底板的比压，减少支架对底板的破坏；另一方面提高了支架后尾梁高度，减少了端头支架穿底对后溜电机油箱的威胁。

7）支架底座增设防滑底调装置。该装置由防滑梁将两个千斤顶和导向杆连成一体。防滑梁的形状和尺寸根据支架底座的结构及尺寸确定，没计成梯形长框结构，位于支架底座侧面。8）合理的提高支架初撑力和工作阻力，降低底板比压。在保证支架对顶板有足够支撑强度的前提下，采用高强板材来满足支架的强度要求，尽量减轻支架重量，以提高支架的稳定性。9）保证支架顶梁间没有间隙，使其没有倾倒的空间。移架操作时，充分利用支架侧护板千斤顶、侧推弹簧使支架顶梁相互靠紧，始终保持足够的扶正力，防止倒架。支架的侧护板应为双侧活动侧护板，相邻

工程技术

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2011年1月（上）

（上接第９８页）

因改用Y

D C -300型穿心千斤顶本项目节省钢绞线费用统计表从上表可以看到，通过改用YCQ3000-200型千斤顶，直接节省

钢绞线总费用162.95万元。三个梁场共采购12台该型顶，原穿心顶每台8000元，新购入该型顶每台30000元,购置费总计增加26.4万元，考虑设备购置增加费，本项目因使用YCQ3000-200型千斤顶直接节省资金投入136.55万元。且在更新设备后，还因最终切割的余料变短，使得每盘钢绞线利用率提高；同时也因切割下的余料变短，更便于回收了。

4YCQ3000-200型千斤顶投入使用的经济产量分析

以一个梁场为模型，全部生产2201-32mT 梁为例计算。根据本文章第3.2点《因改用YDC-300型穿心千斤顶本项目节省钢绞线费用统计表》可以计算出：

1）每片梁平均钢绞线根数：（80+85+80+89）/4=83.5根。2）使用前夹式顶的经济产量：4*（30000-8000）/(83.5*0.72*1.1*6.2)=215片。

从图中可以看出，生产量在215片以内，使用YDC-300型穿心

千斤顶更经济，节约成本更多；但当任务产量超过215片时，YCQ3000-200型千斤顶更节约成本，且生产数量越大，节省成本越多，经济效益越明显。

5结语

通过YCQ3000-200型千斤顶在中铁大桥局集团六公司汉宜项目部的运用，我们知道梁场生产任务数量如果超过215片，宜采用YCQ3000-200型千斤顶，且生产数量愈大，所取得的经济效益也将愈大。

支架前、后错动一个步距时，应保证侧护板在移架方向上有不小于200mm 的重合量；相邻支架高差200mm 时，应保证顶梁侧护板在高度方向上有不小于200mm 的重合量，防止移架时出现咬架、挤架现象。

10）支架液压系统采用200L ／min 大流量进、回液系统，管路阻力小，支架动作快。实行邻架和本架控制，提高支架操作的适应性，安全性和方便性。11）为防止架前漏顶和片帮，在支架上设计可伸缩前探梁并铰接护帮板，可及时将伸缩梁伸出，挑起护帮板，使其紧贴煤壁防止片帮，也可挑平护帮板防止架前冒顶。煤壁松软片帮时，应超前移架，机组架下割煤。12）支架侧护板在移架时与立柱下降保持联动，既防止支架下滑或倾倒，又保证及时移架。液压支架出现尾梁下摆或上摆时，必须立即采取收缩或推出侧护板的方法配合单体柱进行调整。13）处理倒架、咬架时，应自上而下进行，以便留出调整空间，同时应遵循边扶架边移架的原则。

５．３刮板输送机防滑措施1）前、后刮板输送机与支架间尽可能采用硬连接装置，以免刮板输送机下滑损坏推移油缸。2）在支架尾部座箱安设防滑千斤顶（每8架一组），并用15#块链与后刮板输送机铲煤板防滑耳帮连接，便可控制后刮板输送机的下滑。当出现下滑后，同时收缩防滑千斤顶可使后刮板输送机整体上移。3）前部刮板输送机与支架的连接比较牢固，只要有效地控制住支架的下滑，便能控制前刮板输送机的下滑。4）推拉刮板输送机时，除机头、机尾外，其余部分必须在运转状态下进行。5）拉移后部刮板输送机时，必须遵循自下而上的拉移顺序。

6）通过现场控制推移输送机的顺序来调整输送机的位置。推移前部刮板输送机时，可自上而下进行，也可自下而上进行，先推机头可以使输送机上窜，反之则会使输送机下滑。采取自下而上方式可防止前部槽下滑。7）前、后刮板输送机推移结束后，应将机头、机尾固定牢，以增加其稳定性。

５．４采煤机防滑措施

1）选用相适宜的大功率采煤机是防止机组下滑的最直接手段。2）在采煤机油马达输出轴上安装液压制动闸，当采煤机通电时，液压制动闸自动松开，调节调速旋钮可实现采煤机左右牵引；当采煤机断电时，液压制动闸将处于制动状态，可有效防止机组的下滑。3）采煤机进刀后必须先割上三角煤，然后再下行割煤；上三角煤截割后，及时将上段支架拉移到位，防止架前冒顶。4）采煤机上行割煤时，上滚筒割顶煤，下滚筒割底煤；采煤机下行割煤时，上滚筒割底煤，下滚筒割顶煤。采煤机下行割煤时使滚筒全部切入煤壁。并将其行走速度控制在3m ／min 以内，当采煤机截割时，在最下端的齿轨上用销子设卡，并将其速度降低到1m ／min 以下，防止采煤机出轨掉道。

5）采煤机上行割煤时尽可能减少停机次数，同时要及时推移刮板输送机，使采煤机在突然下滑时能够切入煤壁。

５．５防煤、矸坠落伤人措施1）沿工作面前刮板输送机槽帮侧设计制作刚性防护网与柔性塑料网相结合的挡煤（矸）装置，交叉布置吊装在支架顶梁上。通过千斤顶进行控制，网距槽上檐不大于100mm 。

2）工作面内每隔15米设一道铁链挡矸屏障，机道内严禁有人，行人走支架走廊。3）前刮板输送机机道下口设一屏障，以防大块煤、矸石飞出伤人。

4）严格控制采煤机速度，以防牵引速度过大，带出大块煤、矸石伤人。5）机组司机必须站在支架走廊内操作，严禁站在采煤机滚筒正下方及前方进行工作。

6结语1）通过采取上述设备防滑、防倒措施，解决了大倾角综采放顶煤工艺中存在的一些技术问题，大大提高工作面单产水平，实现了大倾角综放工作面安全、高效回采，具有较好的经济与社会效益。2）大倾角综采放顶煤技术有利于减人减面提效，对复杂地质条件下建设“一井一面”高产高效矿井具有一定的积极和现实意义。

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