急傾斜煤層綜合機械化開採經驗介紹

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***礦業集團

（2011年6月）

***礦區位於***省中北部，面積3000平方公里，煤炭資源量285億噸，佔***省74%，華東地區的50%。

***礦業集團是百年老礦。1903年開礦，1930年成立***煤礦局，1950年成立***礦務局，1998年5月改製為***礦業（集團）有限責任公司。2011年，***礦業集團所屬生產礦井12對，在建礦井2對，原煤產量計劃6700萬噸。

***礦業集團開發***煤田的三個區，三區均分佈在***省淮河兩岸。礦區的老區是舜耕山和八公山區，兩區被鴨背埠新斷層分開，分別由九龍崗、大通礦、李一礦、李二礦和謝家集一、二、三礦以及新莊孜、李嘴孜、孔集等礦來開採（其中九龍崗、大通等七個礦已經採完報廢）；礦區的新區在淮河北岸，分別由潘集一、二、三礦和潘北、謝橋、張集、顧橋、顧北、丁集等礦以及正在建設中的朱集、潘一東開採，其中謝橋礦、張集礦、顧橋礦為千萬噸級特大礦井。***礦區煤層傾角0-90°，局部煤層倒轉，且大部分均為“三軟”煤層，開採急傾斜煤層主要有老區李嘴孜礦井和新區的潘北礦等。

下面就***礦區急傾斜煤層開採的概況及取得的經驗等內容，彙報如下：

一、***礦區急傾斜煤層開採概況

自1956年開始，***礦區對急傾斜煤層的開採技術進行了長期的研究和探索，積累了一定的經驗。1965年，大通煤礦試驗成功了開採急傾斜煤層的偽傾斜柔性支架採煤法，並推廣應用至今。隨着生產發展，先後在不同工作面又使用過木支柱、摩擦支柱、單體液壓支柱和鉸接鋼樑、組合鋼樑、懸移支架炮採等。但在生產過程中，存在勞動效率低，工人體力勞動強度大的缺陷，同時，在頂板管理上也存在着安全隱患。

2002年以來，集團公司從發展生產，保障安全的角度出發，對此類煤層開採提出了更高的要求。首先，在大傾角煤層工作面進行綜合機械化開採試驗。2006年在新莊孜礦56104工作面（32°）首次採用綜採獲得成功，2008年潘北礦首採面1111（3）大傾角工作面（9°~42°，工作面自東向西傾角逐步增加）採用綜採，月產12.7萬噸，最高月產17.7萬噸（2008年8月份），全年出煤152.8萬噸，創全國同類工作面最高單產紀錄。

2008年集團公司組成專題組專程前往到四川華瑩山綠水洞煤礦調研急傾斜煤層綜採，進一步堅定了急傾斜煤層上綜合機械化開採的信心和決心。積極與科研院所及設備製造廠家就急傾斜綜採工作面設備選型與配套進行論證。同時，把急傾斜煤層機械化開採作為集團公司2009-2010年十大技術創新項目之一，落實責任，選擇李嘴孜、潘北礦作為試驗礦井，以李嘴孜礦3232（3）和潘北礦12128工作面為典型範例，介紹急傾斜綜合機械化取的成績。

李嘴孜礦3232（3）工作面位於該礦東二採區東翼二階段，走向長850～1113m,平均981m，傾斜長度為90m。標高為：-440～-530m。工作面煤層傾角31°～53°，平均45°，收作位置全工作面達53°。煤層厚度為3～7.5m,平均5.2m。工作面直接頂板為8.3m砂質粘土巖。老頂為3.6m中細粒砂巖。採用急傾斜綜採，沿C13頂板回採，全部垮落法管理頂板。採用雙滾筒採煤機單向割煤，採高3.0m，端頭斜切進刀，下行割煤，往返一次進一刀，循環進度為0.6m，最高日產3200噸，最高月產6萬噸。

潘北礦12128工作面為西一採區8煤層第一塊段，工作面沿走向佈置。走向長560m，傾斜長度為105m。標高為：-459～-388m。工作面煤層傾角28°～30°，平均29°。煤層平均厚度為2.8m。工作面老頂為8.3～19m細砂巖。平均月產5.53萬噸，2010年元月份最高月產達10.23萬噸。

二、急傾斜煤層綜合機械化開採經驗

通過李嘴孜和潘北礦三年來的急傾斜煤層機械化開採實踐，我們積累了一定的經驗，具體內容如下：

第一、設備選型配套

在設備選型方面，我們結合現場實際，積極和生產廠家商討，旨在選擇一套有利於急傾斜煤層開採可靠、輕巧的綜採設備。下表為李嘴孜、潘北礦急傾斜綜採工作面設備配套。表一             綜採工作面設備裝配表

                                              第二、防滑、防倒裝備及措施

1、液壓支架、刮板機防倒防滑。

普通方法是將工作面調成仰斜，即下端頭超前上端頭，抵車時由下而上順序進行，但針對“三軟”煤層，仰斜開採必然會帶來工作面片幫掉頂。因此必須從設備本身解決，我們同設備生產廠家積極探索，在設備的細節上充分考慮防倒防滑要求，精細加工，基本滿足要求，主要體現在液壓支架側護板強度加大，採用整體推移杆並加裝限位裝置等。其次，採取部分輔助措施，如工作面每5架支架安裝一組防滑千斤頂，以控制刮板機的下滑，並使用單體液壓支柱輔助抵車；1～3架作為生根支架，加裝一套生根千斤頂，將下端頭支架連成整體，確保下端頭支架穩固不側傾，工作面移架時採用少降快移、帶壓移架一次到位，並保證支架初撐力不少於24Mpa，每班對支架進行二次加壓不少於三次，使支架能有效支撐頂板。嚴格控制採高，確保支架垂直頂、底板不歪斜。工作面支架還安設了穩固的防倒、防滑機構。下圖一為刮板輸送機輔助防滑裝置。

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圖一：工作面刮板機防滑裝置

2、採煤機及其電纜防滑措施。

採煤機採用四象限電控變頻技術，使電牽引採煤機更適應急傾斜工作面採煤；採用電液壓力繼電器，使採煤機制動更可靠。下行割煤時，採煤機滾筒始終處於實體煤中，能有效地阻止煤機的下滑。停煤機前，使煤機兩滾筒全部落地，增大煤機與底板的摩擦力，並將煤機的牽引速度控制在3～4m/min。加工特殊裝置，人工放置電纜，使電纜不因重力自滑。

第三、安全可靠防飛矸裝置

為防止從上方掉落的煤（矸）傷人，根據現場實際情況，制定了多項防飛矸設施。

1、每台支架前立柱之間安裝防護網，防護網採用工作面聯網用菱形金屬網。用來阻擋小塊矸石和飛煤，保護支架操作者的安全。煤機割煤時煤機下方嚴禁有人作業。煤機司機站位嚴禁超過下滾筒截割電機。

2、人員進入煤壁側作業要在上方設置擋矸裝置。擋矸裝置由現場施工人員和技術人員共同研製成功，採用液壓系統，自動打開和收回，杜絕設置和作業過程中受飛矸威脅，該項裝置目前正申請國家專利。

第四、過地質異常帶

工作面過斷層等地質異常區前，針對不同地質條件，超前編制可操作、針對性強的安全技術措施，通常在上下風巷施工鑽場，在鑽場內對斷層面及頂板、煤幫破碎地點深孔注化學材料加固頂板及煤壁，並在回採時採用金屬網（12#鍍鋅鐵絲菱形網5.0×1.0m，網孔規格：40×40mm）背頂，防止掉頂。必要時採取人工使棚，強化頂板管理。

第五、切實解決急傾斜綜採工作面安裝拆除難題

1、打破常規，通道內採用雙絞車牽引支架，一部絞車牽引支架上部，一部絞車拉支架下部，較好的解決了設備平穩拖移的問題。

2、創新工藝，採用四部絞車配合進行支架拖移拐彎，起到了較好的平衡、防倒防滑作用。見圖二所示。

説明：圖中3、4、6、7為支架拐彎絞車

圖二 絞車佈置圖

3、針對底板鬆軟易抽底現象，不利於設備安裝、拆除施工的問題。工作面上出口及調向地點採用多排工字鋼配合噴漿錨固的方法人造底板，工作面每隔20米對底板進行加固，其它地點釘四排道作為支架的滑道。下圖三為未採取措施時抽底示意圖，圖四為底板加固示意圖。

圖三  施工中產生的抽底現象

圖四 上口絞車窩及人造底板示意圖

4、工作面分段設立三道防飛矸裝置，在支架前鋪設行人階梯並同步設置扶手繩以及護繩網，上下嚴禁同時作業，消滅了飛矸威脅和行人安全。

以上是***礦業集團近年來在急傾斜煤層綜合機械化開採方面所做的探索和實踐，還存在着很多不足，與兄弟單位相比還有較大的差距，我們有信心與時俱進、開拓創新，為我國急傾斜煤層開採闖出一條新路。