大倾角综放工作面核心生产工艺探索

大倾角综放工作面核心生产工艺探索（共6篇）

篇1：大倾角综放工作面核心生产工艺探索

摘要：本文针对大倾角综合机械化采煤生产工艺中的关键点进行了全面详细地分析，然后从不同的方面来分析其安全管理，这对安全施工具有重要的意义，而且也能够有效地提高工作效率。

关键词：大倾角；综合机械化；采煤生产工艺；安全管理

随着社会经济的快速发展，我国对各种资源的需求量都在不断增加。作为工业生产中重要的能源之一，我国每年对煤炭资源的需求比较大，这样一来就需要加大对煤炭资源的开采力度，提高采煤生产工艺。但是在近几年来，煤矿安全事故频发，引起人们和社会的广泛关注，因此加强对煤炭开采的安全管理是十分必要的，能够有效地避免安全事故的发生，对施工人员的生命健康安全以及维护社会稳定都具有重要的意义。

一、大倾角综合机械化采煤工艺的关键点

（一）注意工作面顶板管理问题

大倾角煤层指的是煤层的倾斜度在30°~55°之间，这种类型煤层的储量大约占到了我国煤层总储量的14%左右，对于我国的大倾角煤层分布来说，在西南地区比较广泛。在大倾角综合机械化采煤工作面中所使用的顶板被称为大倾角符合型顶板，其平整度和煤层厚度都具有较大的起伏，而且还有较多的断层，整个煤层呈现出的是碎块状，并且煤层采动后围岩也会发生相应的移动，如图1所示。在实际开采的过程中，如果遇到断层或者是较薄煤层的时候，由于割煤机在运转的过程中会产生较大的振动，就很可能造成工作面出现垮落，形成空顶，这样一来支架需要承受的冲击力就会比较大，进而出现重心转移、支撑作用降低等问题，产生冒顶、片帮等问题，严重的话煤岩层甚至会涌出瓦斯，对施工进度以及操作人员的生命健康安全产生严重的威胁和影响。

（二）液压支架稳定性

当大倾角煤层的开采角度大于25°以上的时候，如果液压支架的稳定性比较差的话就会出现挤压变形、倒架、下滑等问题，这主要是由于支架受力不均导致的，进而难以有效地控制围岩和顶板，这样对操作安全以及采煤质量都会产生一定的影响。因此在设计液压支架的时候，需要对其稳定性和防滑性进行综合考虑，并且加强与煤层开采实际情况之间的有效结合，增强液压支架的合理性和可行性。

（三）工作面两巷布置

大倾角综合机械化采煤的工作面指的是所需要布置的综合机械化开采工作面，其端头区指的就是上下巷与该工作面交叉的部分。端头区作为通风、运输、采煤的关键部分，多是密集分布，为了正常地推进安全支护，这对采煤工艺就提出了更多的要求。在选择工作面与上下巷交叉位置的时候，需要对煤层倾斜角度进行严格地分析，并且根据工作面坡度和设备重量对其夹角进行合理地调整，避免综采设备出现上下滑动的现象，端头支架的科学性和合理性，能够有效地保障其开采施工的安全性。

（四）采煤机、输送机设置

随着不断增加的煤层倾斜角度，也会逐渐地增加伪倾斜值，这就会严重地影响采煤机和输送机的实际位置，为了有效防止采煤机和输送机位置出现下滑，最重要的是对工作面的伪倾角度进行适当调整。

二、大倾角综合机械化采煤工艺的安全管理

（一）顶板安全管理

为了加强顶板安全管理，就需要做到以下4个方面：一是需要对顶底板的移近量值以及压力数据进行有效地收集和分析，将敲帮问顶落实，这样就能够避免顶板出现冒顶、片帮等方面的问题；二是需要加大对质量管理的力度，在大倾角综合机械化采煤的过程中需要适时地对支架压力进行检查，或者是在支架上安装恒定压力表，这样就能够随时补压，使顶板承压能力与支架支撑能力之间保持平衡状态，确保支架不会出现倒塌、冒顶等问题，进而扩大事故损失，另外还需要随时地对端头架的倾斜角度进行调整，确保其稳定性和安全性；三是避免顶板冒顶垮落，复合顶板煤层由于厚度比较薄，在采煤的过程中很容易出现断裂问题，为了增加其强度，可以顶板注入化学制剂或者是水泥等物质，这样就能够有效防止冒顶、垮塌，但是相对来说需要投入的成本也比较多；四是尽可能地将伪倾角的角度控制在3°~18°之间，这样能够最大限度地防止顶板出现下滑、冒顶或者是片帮的问题，而且还能够快速而对移动支架，其稳定性得到了显著增强。

（二）大倾角液压支架安全管理

1.合理选择液压支架的结构和材料。为了有效地确保液压支架的抗阻能力和稳定性，我国目前所使用的液压支架材料的重量都比较大，这虽然能够增强其抗阻能力和稳定性，但是也在一定程度上增加了液压支架转移、安装以及运输的难度，因此在选择液压支架材料的时候，既需要具有较高的强度，其重量也不宜过大，要方便运输。对于液压支架的结构来说，我国目前最常见的是四柱式综采支架，虽然得到了广泛地应用，但是在功能上仍然没有两柱式支架好，因此在改进和优化四柱式综采支架，还可以适当增加应用两柱式综采支架。

2.液压支架防倒措施。导致大倾角液压支架出现变形的首要原因就是支撑架发生变形，在移动的过程中最容易出现变形的位置主要是梁尾、掩护架以及支撑架顶梁这3个部位，因此就可以在支架的旁侧加设护板，使梁顶支架之间的距离进一步缩小，这样就能够有效地保障其稳定性，避免出现倒架问题。对于千斤顶来说，可以在支架的位置加设调节器，这样即使液压支架出现倾斜，也有实际的支点来支撑，也就不会发生严重的倒架。3.液压支架防滑。当液压支架出现下滑现象时，所有的应力都在过耳桥桥板和防滑千斤顶周围的位置集中，这样一来，为了有效地防止支架出现下滑现象，就必须减少支架由于下滑应力而产生的损坏。如果其倾斜的角度大于25°的时候，其过耳桥桥板所承受的力度得到加强，输送机下滑则可以通过推移杆来有效的控制。另外在相应的位置加设防滑千斤顶，也能够有效地降低在滑落过程中所产生的应力，避免进一步损害液压支架。4.复合型顶板端面距离管理。综合机械化采煤液压支架的前探梁应该应用可伸缩的千斤顶，在开采完成之后其前探梁能够及时地伸出，这样复合型破碎顶板就能够得到有效控制，避免了顶板出现冒顶、垮落以及片帮问题，减少安全事故的发生。

（三）大倾角采煤机、输送机防倒防滑

1.采煤机防倒防滑措施。首先采煤机在投入使用事前，需要加强检查和管理其制动设备，如果存在问题则需要及时地进行有效处理，这样就能够降低安全风险；其次需要与采煤层的结构相结合，增强采煤机选择的合理性和科学性，还应该在采煤机上安装液压抱闸防滑装置，这样在停机或者是运行的过程中也能够有效地防止其下滑；最后在实际采煤的过程中，可以使用单向割煤的方式，这能够有效降低其工作负责，增强其工作稳定性。

2.输送机防倒防滑措施。如果煤层的倾斜角度比较大的话，输送机就很可能会出现上窜下滑的问题，因此在采煤的过程中加强对工作伪倾斜面角度的控制是十分必要的，在比较小的倾斜面上输送的时候，其阻力能够得到最大限度地减小。如果输送机在运行的过程中难以得到有效控制，还需要通过外力来维持其平稳运行，具体的方法还需要根据煤层实际的情况来制定。

参考文献:

[1]王英旭.大倾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理分析[J].科技创新与应用，2012（29）：97.[2]伍永平，刘孔智，贠东风，等.大倾角煤层安全高效开采技术研究进展[J].煤炭学报，2014（8）：1611-1618.[3]宋高峰，任志成，孔德中，等.大倾角煤层综合机械化开采关键技术研究[J].中国矿业，2013（11）：59-62.[4]耿罡.浅析综合机械化采煤的安全生产管理及技术措施[J].科技创新与应用，2013（21）：114.

篇2：大倾角综放工作面核心生产工艺探索

一、大倾角综合机械化采煤工艺的关键点

（一）注意工作面顶板管理问题

大倾角煤层指的是煤层的倾斜度在30°~55°之间，这种类型煤层的储量大约占到了我国煤层总储量的14%左右，对于我国的大倾角煤层分布来说，在西南地区比较广泛。在大倾角综合机械化采煤工作面中所使用的顶板被称为大倾角符合型顶板，其平整度和煤层厚度都具有较大的起伏，而且还有较多的断层，整个煤层呈现出的是碎块状，并且煤层采动后围岩也会发生相应的移动，如图1所示。在实际开采的过程中，如果遇到断层或者是较薄煤层的时候，由于割煤机在运转的过程中会产生较大的振动，就很可能造成工作面出现垮落，形成空顶，这样一来支架需要承受的冲击力就会比较大，进而出现重心转移、支撑作用降低等问题，产生冒顶、片帮等问题，严重的话煤岩层甚至会涌出瓦斯，对施工进度以及操作人员的生命健康安全产生严重的威胁和影响。

（二）液压支架稳定性

当大倾角煤层的开采角度大于25°以上的时候，如果液压支架的稳定性比较差的话就会出现挤压变形、倒架、下滑等问题，这主要是由于支架受力不均导致的，进而难以有效地控制围岩和顶板，这样对操作安全以及采煤质量都会产生一定的影响。因此在设计液压支架的时候，需要对其稳定性和防滑性进行综合考虑，并且加强与煤层开采实际情况之间的有效结合，增强液压支架的合理性和可行性。

（三）工作面两巷布置

大倾角综合机械化采煤的工作面指的是所需要布置的综合机械化开采工作面，其端头区指的就是上下巷与该工作面交叉的部分。端头区作为通风、运输、采煤的关键部分，多是密集分布，为了正常地推进安全支护，这对采煤工艺就提出了更多的要求。在选择工作面与上下巷交叉位置的时候，需要对煤层倾斜角度进行严格地分析，并且根据工作面坡度和设备重量对其夹角进行合理地调整，避免综采设备出现上下滑动的现象，端头支架的科学性和合理性，能够有效地保障其开采施工的安全性。

（四）采煤机、输送机设置

随着不断增加的煤层倾斜角度，也会逐渐地增加伪倾斜值，这就会严重地影响采煤机和输送机的实际位置，为了有效防止采煤机和输送机位置出现下滑，最重要的是对工作面的伪倾角度进行适当调整。

二、大倾角综合机械化采煤工艺的安全管理

（一）顶板安全管理

为了加强顶板安全管理，就需要做到以下4个方面：一是需要对顶底板的移近量值以及压力数据进行有效地收集和分析，将敲帮问顶落实，这样就能够避免顶板出现冒顶、片帮等方面的问题；二是需要加大对质量管理的力度，在大倾角综合机械化采煤的过程中需要适时地对支架压力进行检查，或者是在支架上安装恒定压力表，这样就能够随时补压，使顶板承压能力与支架支撑能力之间保持平衡状态，确保支架不会出现倒塌、冒顶等问题，进而扩大事故损失，另外还需要随时地对端头架的倾斜角度进行调整，确保其稳定性和安全性；三是避免顶板冒顶垮落，复合顶板煤层由于厚度比较薄，在采煤的过程中很容易出现断裂问题，为了增加其强度，可以顶板注入化学制剂或者是水泥等物质，这样就能够有效防止冒顶、垮塌，但是相对来说需要投入的成本也比较多；四是尽可能地将伪倾角的角度控制在3°~18°之间，这样能够最大限度地防止顶板出现下滑、冒顶或者是片帮的问题，而且还能够快速而对移动支架，其稳定性得到了显著增强。

（二）大倾角液压支架安全管理

1.合理选择液压支架的结构和材料。为了有效地确保液压支架的抗阻能力和稳定性，我国目前所使用的液压支架材料的重量都比较大，这虽然能够增强其抗阻能力和稳定性，但是也在一定程度上增加了液压支架转移、安装以及运输的难度，因此在选择液压支架材料的时候，既需要具有较高的强度，其重量也不宜过大，要方便运输。对于液压支架的结构来说，我国目前最常见的是四柱式综采支架，虽然得到了广泛地应用，但是在功能上仍然没有两柱式支架好，因此在改进和优化四柱式综采支架，还可以适当增加应用两柱式综采支架。

2.液压支架防倒措施。导致大倾角液压支架出现变形的首要原因就是支撑架发生变形，在移动的`过程中最容易出现变形的位置主要是梁尾、掩护架以及支撑架顶梁这3个部位，因此就可以在支架的旁侧加设护板，使梁顶支架之间的距离进一步缩小，这样就能够有效地保障其稳定性，避免出现倒架问题。对于千斤顶来说，可以在支架的位置加设调节器，这样即使液压支架出现倾斜，也有实际的支点来支撑，也就不会发生严重的倒架。3.液压支架防滑。当液压支架出现下滑现象时，所有的应力都在过耳桥桥板和防滑千斤顶周围的位置集中，这样一来，为了有效地防止支架出现下滑现象，就必须减少支架由于下滑应力而产生的损坏。如果其倾斜的角度大于25°的时候，其过耳桥桥板所承受的力度得到加强，输送机下滑则可以通过推移杆来有效的控制。另外在相应的位置加设防滑千斤顶，也能够有效地降低在滑落过程中所产生的应力，避免进一步损害液压支架。4.复合型顶板端面距离管理。综合机械化采煤液压支架的前探梁应该应用可伸缩的千斤顶，在开采完成之后其前探梁能够及时地伸出，这样复合型破碎顶板就能够得到有效控制，避免了顶板出现冒顶、垮落以及片帮问题，减少安全事故的发生。

（三）大倾角采煤机、输送机防倒防滑

1.采煤机防倒防滑措施。首先采煤机在投入使用事前，需要加强检查和管理其制动设备，如果存在问题则需要及时地进行有效处理，这样就能够降低安全风险；其次需要与采煤层的结构相结合，增强采煤机选择的合理性和科学性，还应该在采煤机上安装液压抱闸防滑装置，这样在停机或者是运行的过程中也能够有效地防止其下滑；最后在实际采煤的过程中，可以使用单向割煤的方式，这能够有效降低其工作负责，增强其工作稳定性。

2.输送机防倒防滑措施。如果煤层的倾斜角度比较大的话，输送机就很可能会出现上窜下滑的问题，因此在采煤的过程中加强对工作伪倾斜面角度的控制是十分必要的，在比较小的倾斜面上输送的时候，其阻力能够得到最大限度地减小。如果输送机在运行的过程中难以得到有效控制，还需要通过外力来维持其平稳运行，具体的方法还需要根据煤层实际的情况来制定。

参考文献:

[1]王英旭.大倾角综合机械化采煤生产工艺及安全管理分析[J].科技创新与应用，（29）：97.

[2]伍永平，刘孔智，贠东风，等.大倾角煤层安全高效开采技术研究进展[J].煤炭学报，（8）：1611-1618.

[3]宋高峰，任志成，孔德中，等.大倾角煤层综合机械化开采关键技术研究[J].中国矿业，（11）：59-62.

篇3：大倾角综放工作面工艺实践

1 工作面概况

41516工作面所采煤层为15号煤层, 位于该矿井4采区南翼。工作面煤层埋深为626~700m, 煤层倾角为33~46°, 平均倾角为37°, 工作面煤层厚度为7.52~9.78m, 煤层平均厚度为8.94m, 煤层含有0.05~0.25m夹矸一层, 夹矸以砂质泥岩为主, 工作面布置走向长度和倾斜长度分别为560m和160m。根据地质资料可知, 41516大倾角综放工作面上覆伪顶为均厚0.45m, 含有钙质薄膜的深灰色砂质泥岩, 直接顶为均厚为0.74m, 含次生黄铁矿的深灰色L1石灰岩, 老顶为均厚26m的浅灰~灰白色细~粗砂岩;工作面直接底为均厚4.75m的水平层理发育的致密深灰色泥岩~砂质泥岩, 老底为均厚11.5m的含铁质鲕状结构的浅灰色中粒砂岩。工作面开采方法为长壁走向综合机械化放顶煤开采, 工作面布置主要设备有ZF4000-15.5/25型综放液压支架、MG-375W型采煤机、SGB-730/264型前后输送机等。

2 工作面巷道布置及回采工艺

2.1 工作面巷道布置

根据开采实践, 布置41516综放工作面巷道, 运输顺槽和回风顺槽分别沿工作面顶、底板布置, 切眼采用“倾斜-半弧形-水平”联合布置工艺, 41516大倾角综放工作面巷道布置示意图如图1所示。

由常规综放工作面开采实践可知, 运输顺槽和回风顺槽一般沿着工作面底板水平或者近水平布置, 这样布置对行人、运煤和通风都较为有利。但是这种巷道布置方式若放在大倾角综放工作面, 则会带来较多问题[1], 如:回采顺槽近水平布置时会造成工作面端头、段尾形成台阶状, 造成工作面行人、运煤、运料和通风不畅;部分底煤无法开采, 降低工作面煤炭回采率;工作面矿压显现剧烈, 尤其是工作面上区段矿压显现明显, 不利于工作面安全回采;容易造成工作面长度变化, 影响综采设备机械化开采性能等。在运用常规巷道布置时, 尽管可通过一定的措施来消除或减弱上面所述问题, 如有的矿区采用工作面上区段留三角底煤的方法开采大倾角工作面, 但留三角底煤带来的问题不仅是造成三角底煤无法回采, 还容易降低综采设备的稳定性, 致使综采设备下滑。

开采实践发现, 运输顺槽和回风顺槽分别沿工作面顶、底板布置, 切眼采用“倾斜-半弧形-水平”联合布置工艺可以有效地解决大倾角综放工作开采难题。巷道采用此布置工艺时主要优点: (1) 可以根据工作面煤层倾角和厚度变化来调整回风巷标高, 确保倾向长度, 增强支护设备稳定性避免支架频繁增减; (2) 可降低底煤的留量, 提高煤炭回收率, 保证工作面上、下端口的畅通; (3) 回采顺槽标高可以以开切眼位置为基准点, 坡度可在合理的范围内确定方位, 局部破岩避免了常规巷道布置带来的缺点, 能够形成对开采有利的“俯掘仰采”条件。

2.2 工作面回采工艺

考虑到大倾角综放工作面的特殊性, 结合工作面巷道布置方式, 41516工作面回采工艺也较常规综放工作面有一定区别, 现对41516大倾角综放工作面回采工艺进行说明: (1) 割煤, 考虑到工作面煤层赋存条件, 当倾角较大时可采用单向割煤, 以减轻采煤机上行阻力和防止采煤机发生下滑; (2) 推溜, 采煤机上行割煤时方可推溜, 并始终保持上行单向推溜, 使溜子有一个向上分离, 即可保证溜子不会产生下滑, 又可确保采煤机的稳定性; (3) 拉架, 整个工作面拉架方式为分段拉架, 并采取自下而上的上行拉架方式, 这样采取上行区段拉架可有效避免顶板冒落碎石滚落冲击支架尾梁, 端头和断尾采用迈步拉架, 即先拉首架和尾架, 同时保证拉架时尽量采用带压摩顶拉架, 以避免支架出现下滑、倾倒现象; (4) 放煤, 41516综放工作面采用上行多轮放煤法, 该工作面煤层均厚为8.94m采高为2.6m, 放煤高度为6.34m, 采放比为1:2.44。

3 综采设备稳定措施

3.1 液压支架稳定措施

研究认为, 不考虑其他因素的影响下, 综采设备的不下滑倾角极限为19°[2]。由于41516大倾角综放工作面煤层倾角为33~46°, 支架在自然状态下势必会发生下滑现象。基于液压支架是保证煤炭安全回采的关键, 因此, 如何防止综放支架下滑是保证41516工作面顺利、安全回采的关键。通过现场开采实践和相邻矿井的开采经验, 认为可通过两种方法来防止液压支架下滑: (1) 改进支架, 防止支架最有效、最直接的方法是增大支架与顶板的摩擦力, 基于此认识, 可在液压支架顶梁上方用木块进行勾顶, 同时配合使用液压支架防滑、防倒千斤顶, 给支架一个方向作用力, 确保支架的稳定性; (2) 改变移架方式, 在进行移架时, 因支架的升降, 容易造成支架与顶板脱离, 造成支架的突然下滑, 为防止此类现象发生, 可采用带压摩顶方式移架, 要保证较快的移架速度, 减少支架与顶板脱离的时间, 但考虑到带压摩顶移架方式若支架支撑力过大, 不利于支架前移, 因此还必须在操作时根据现场实际情况求出支架最小剩余支撑力。

3.2 采煤机稳定措施

为了防止采煤机出现失稳现象, 可对采煤机进行改造: (1) 为减少采煤机组的倾斜度, 可适当延宽和加厚靠煤壁侧的底板, 同时可适度的加大溜子地滑撬宽度; (2) 在采煤机上安设制动闸, 该制动闸通过对采煤机牵引一轴进行控制来保证采煤机的稳定性, 其具体工作原理为, 启动采煤机时制动闸开启, 采煤机下坡超速时, 制动闸作用牵引一轴使其停止运转, 停机时, 制动闸关闭; (3) 为避免采煤机因制动导致其下滑, 可在采煤机机身溜槽侧增设防滑千斤顶。

3.3 运煤溜子稳定措施

运煤溜子是综放工作面开采技术的关键所在, 在大倾角工作面开采中, 溜子最常见的问题是下滑和中部前段上窜等失稳现象, 溜子的失稳不仅会造成与转载机的不能有效搭接, 还能造成液压支架下滑失稳, 影响综采工作面安全、高效回采[3], 因此, 保证溜子的稳定性尤为重要。对于溜子下滑可通过安装防滑千斤顶来控制, 同时采取合理的移架方式来避免溜子下滑。对于溜子上窜现象主要可采取几点措施来控制: (1) 采取上行割煤, 先从机尾处割煤至机头处, 两端头尽量不进刀, 在溜子中部多进刀, 在变坡点往上第10~15架开始卧底, 到变坡点处要保证卧底量达到150mm, 逐步使溜子取直; (2) 拉架从机尾开始直至机头, 拉架前要确保液压支架底座尾部的前、后油缸保持收缩和伸出, 将液压支架底座尾部尽量顶向上方向, 然后再开始拉架和顶溜作业。

4 结语

以41516大倾角综放工作面开采实践表明, 运输顺槽和回风顺槽分别沿工作面顶、底板布置, 切眼采用“倾斜-半弧形-水平”联合布置工艺可有效解决大倾角开采难题, 同时辅助以综采设备进行防滑、防倒措施, 可保证工作面安全、高效回采。

摘要：大倾角综放工作面一直是煤炭开采的难点, 以41516大倾角综放工作面为研究对象, 介绍了大倾角综放工作面的巷道布置和回采工艺, 并给出了保证液压支架、采煤机和运煤溜子等综采设备的稳定措施。开采实践表明, 41516工作面采用该巷道布置方式、回采工艺和设备稳定措施较好地解决了大倾角开采难题, 为工作面的后续开采提供了宝贵的经验。

关键词：大倾角,综放工作面,工艺,稳定性

参考文献

[1]欧亚伟.三软大倾角综放工作面设备防滑和防倒技术[J].科技创新与应用, 2012 (18) :43.

[2]李洪彪, 等.大倾角综放工作面仰斜开采工艺实践[J].科技情报开发与经济, 2010, 20 (33) :157-159.

篇4：大倾角综放工作面核心生产工艺探索

关键词：大倾角；综放工作面；生产工艺；探索

中图分类号：TD714+.4

文献标识码：A

文章编号：1000—8136(2009)32—0019—02

近年来，在地质条件允许的井田建设特大型矿井已成趋势，国内煤矿的生产规模日益向大型化发展，矿井井田面积规模同样也快速增大到100km２以上；采(盘)区尺寸和工作面长度逐步加大，以国产设备为主的工作面顺槽长度一般为2000m～2500m，工作面长度200m～250m。

山西焦煤集团的第4座千万吨矿井——霍州煤电集团吕临能化公司庞庞塔矿，成立于2003年末，是临县人民政府与霍州煤电集团有限责任公司双方合作的成果，井田面积约103km２。2006年矿井改扩建形成300万t的年生产能力，但实际产煤能力却连续两年达不到，经过对生产工艺长期的探索实践，终于2009年8月起实现了日产万吨的目标。

1综放工作面无法达到日产万吨能力的原因分析

1.1地质条件复杂多变

庞庞塔矿煤层赋存属于缓倾斜和中倾斜煤层，倾角在16°～38°，大部分情形下倾角小于25°，多为缓倾斜煤层，直接顶为一层40cm～50cm泥岩，工作面多有数条甚至10条以上落差2m～3m的断层，局部地段煤层倾角达33°～38°，现有的两个工作面煤层平均厚度分别为6.3m、11.8m，顺槽长度超1000m，工作面长度超200m，这样的地质条件极易打破生产的连续性和均衡性。

1.2机电事故频发

两个工作面机组均为上海产的MG400／930型交流电牵引采煤机，前后刮板输送机为山西产的SGZ-800／750型刮板输送机，支架为郑州产的ZFG6400／18／35H型掩护式液压支架，在使用过程中，采煤机时常发生操作不当造成的故障；前溜子大链链环配件虽为进口高强度备件，却频繁发生断链，曾出现2周内8次断链；液压支架前掩护板有近20％损坏无法更换，这些情形经常造成工作面长时间停产。

1.3支架、溜子上窜下滑

在前两个工作面推进综放工艺探索中，始终无法解决工作面支架与溜子上窜下滑这个大难题，如何对工作面进行适当调斜这个“度”始终把握不好，不断发生支架歪斜、局部距离拉大造成支架歪倒、机头溜子顶住顺槽溜槽无法放煤、溜子上窜机头拉回煤、溜子上窜机尾顶帮无法推溜、机头或机尾安全通道不畅等情形，最终形成综放工艺长期混乱无序、效率低下，甚至不如普综效率高。这一原因是决定综放工作面能否实现正常循环最最至关重要的因素。

1.4两个端头维护管理困难

随着支架溜子的上窜下滑、工作面坡度的变化，两个端头的维护成了非常棘手的难题，当工作面支架溜子上窜时，机头端头管理难度加大，支架不仅发生歪斜、支撑力不够，而且架间距拉大，机头端头顶板维护成了重大安全隐患源；当工作面支架溜子下滑时。机尾端头出现空顶，支架倾倒；当工作面坡度变大时，工作面长度相应变长，溜子长度不够，控顶支架数量不够，给两个端头仍带来维护难题；当工作面坡度变小时，工作面长度相应变短，溜子两端可能顶帮，工作面支架咬架。要处理好这些可预测却无法避免的情形，采取措施不当必将费时费力费工。

1.5工作面过构造无正确应对措施

当工作面遇到断层或其他构造时，可能会出现小量涌水、淋头水、架前冒顶、有害气体突发、粉尘增大，这些涌水、淋头水处理不当，进人煤库可能造成突库事故；架前冒顶处理不好，会扩大冒顶范围，造成重大隐患，对支架、溜子严重损坏，直至工作面无法推进；工作面无法正常循环推进后，将会对支架造成更严重损坏、顶板形成切顶、有害气体大量涌出。总之，过构造不当将造成一系列连续、次生灾害。

1.6前后溜子相对位置控制难

当工作面前后溜子上下相对位置加大时，将给支架、溜子调斜带来长时间难以消除的难度。

2大倾角综放工艺探索

针对以上各种不利因素，我们通过长期的实践摸索出了一套高效、切实可行的对策。

2.1开切眼时伪斜布置

大倾角工作面在生产时工作面溜子势必下滑，为抵消此下滑量，我们采取开切时，下顺槽超前上顺槽，目前庞庞塔矿综放面煤层倾角平均在16°～18°，下顺槽相对超前量为5m～6m；煤层倾角大于30°时，下顺槽相对超前量需为10m～12m。

2.2生产过程中的调斜方法

这是确保综放正常生产最重要的一环，需多种手段同时进行，才能收到实效，一是始终保持上下顺槽的相对超前量，并根据倾角变化及时调整超前量的大小；二是割煤进刀方式的调整，采取由机尾(上顺槽)进刀，割至机头后空刀上行，然后继续下一循环下行割煤，以此来平衡稳固支架溜子下滑趋势；三是移架时采取错位移架，以每10架为一批次，首批移架位置选择靠近机头或机尾，支架溜子微量下滑时先移机尾，支架溜子微量上窜时先移机头，以此来消除支架溜子大幅上窜下滑。

2.3支架的防倒防滑措施

做好支架的防倒防滑才能管理好工作面的顶板，应采取的措施一是坚持带压拉架，只要是拉架千斤顶能拉动的情况下，就不要再向下落支架，尽量不使支架与顶板脱离；二是坚持从上向下移架，移架时，打开下架侧护板收缩本架侧护板，使支架移动时，有向上的空间，以抵消其下滑量；三是根据前部槽的上下移动情况，及时调斜就能防止前部槽的上窜下滑，也能调整支架的平衡状态；四是及时调整支架与后都槽连接链的长度肋止后部槽下滑带动支架后尾下滑；五是及时调整支架状态，架间距不能超过30cm，当发现支架有翻倒趋势时，必须立即用侧护板或单体柱进行调整，否则，使其发展到一定程度，就难以控制；六是必须确认支架有足够的初撑力，否则轻则煤壁片帮，重则发生冒顶；七是顶板破碎时必须及时打眼注浆，使碎顶人工凝为一体，避免冒顶；八是尽可能避免随工作面倾角变化工作面长度变化时，增减溜槽，造成该处顶板无法即时维护。

2.4端头的支架位及置顶板控制

端头维护的好坏，将直接影响工作面的劳动量的大少，加强端头管理一是采用高强度的端头架，增加维护的强度、跨度；二是机头端头架与过渡架、中间架至少要有两个变坡点。机头处尽可能放缓坡度，使端头架与过渡架处于同一坡度，达到对端头顶板的最大支护强度；三是在把握好调的基础上，机尾尽可能不用、少用单体柱维护，必要时可在副巷预埋综放液压支架，推进适当位置后在增加工作面机尾增加掩护式支架。

3结论

篇5：大倾角综放采煤工艺优化技术研究

1.1大倾角煤层的概念

决定煤层开采方法的重要因素之一是煤层的倾角。传统煤层倾角定义有以下三类:缓斜 (≤25°) 、倾斜 (25°~45°) 和急斜 (≥45°) 。查阅文献, “大倾角煤层”即埋藏倾角为35°~55°的煤层, 是倾斜和急倾斜煤层的组成部分[1]。

1.2 大倾角煤层的工程释义

对35°~55°煤层长臂综采技术的现场观测资料和实验研究发现, 当煤层倾斜角超过35°时, 走向长臂工作具有如下特征:

1在工作面开采过程中, 煤层倾角超过矸石堆积自然安息角时, 顶板的破断岩石沿工作空间向下滑滚, 沿工作面倾斜方向形成工作面下部填实、中下部填满、中上部填虚、上部悬空的采空区分区充填特征, 工作面沿倾斜方向的围岩移动 (顶板下沉和底板鼓起) 和支承压力分布以工作面走向推进中轴线为界呈现出典型的非对称特征[2]。

2当工作面地板围岩向已成卸载空间移动加剧时, 其变形和破坏的可能性将增大。当底板出现破坏, 向下滑移且破坏滑移去向上延伸时, 底板会造成大范围失稳状态, 造成工作面系统失稳, 极易导致灾变。

3在上覆岩层和自身重力沿切向方向力量的作用下, 极易发生工作面支架和设备下滑、倾倒的状况。一般工作面液压支架、刮板输送机、采煤机等设备在增加普通防滑、防倒装置后的最大适用倾角不超过35°。

4水平分段综采放顶煤采煤法一般适用于煤层倾角超过55°的情况。这时, 底板脊背煤损失相对较小。尤其是当煤层厚度变化大时, 生产组织难度比较大, 产量相对较低, 掘进率比较高。这种情况下, 装备的能力和安全防护等因素的影响, 不宜采用长臂开采的方法。

5当煤层倾斜角超过55°时, 含煤地层中分层明显的煤层底板在重力作用下向已成空间的变形速率急剧增大, 尤其是工作面倾斜方向的下部区域, 工作面装备造成底板破坏的概率增大, 且底板变形破坏蔓延区域和速度也发生明显变化, 工作面装备大范围倒滑, 致使“支架围岩”系统完整性和稳定性受到极大影响, 工作面出现生产与安全事故的概率因而成倍增加。

综上所述, 将“大倾斜煤层”的范围规定在35°~55°之间, 是埋藏条件的特殊需求。

2 综放采煤工艺参数的计算

2.1 综放采煤工艺计算模型和参数确定

结合某综放面作为工程背景, 利用PFC2D作为数值计算软件, 构建模型煤层厚为7.8m。根据取样和岩石力学实验的结果, 加之岩石的尺度效应, 模拟计算数值如表1所示。

2.2 放煤顺序模拟分析

建立模拟单轮间隔放煤和单论顺序放煤两种方案, 分别建立两组高度为2.5m, 工作平均倾角为15°, 连续建立30 个支架的模型。对上述两种方案的煤损率和回收率进行研究, 数值见表2。

由表可得, 不同层位顶煤的煤损率和回收率都不相同。因为顶煤的回收率是顶煤放出量与实际动用煤存储量的比例, 所以不计端头的损失。在不计端头损失的情况下, 从数值大小来判断, 单轮间隔放煤顶煤回收率较高, 且总损失率较小。

2.3 放煤步数模拟分析

模拟了3种放煤步数的实验:一采一放、两采一放和三采一放。结合实验数据, 在一采一放的放煤方式中, 顶煤的回收率最低, 其次是三采一放, 顶煤回收率最高的是两采一放的方式。可知, 两采一放和三采一放的顶煤回收率明显高于一采一放的顶煤回收率, 且放煤效果好。因为煤在充分破碎的条件下, 顶煤在放煤步距增大到一定程度时, 超前工作影响范围不在增大。所以在两采一放和三采一放的放煤方式中, 效果没有明显的差别。此外, 在步距不同的情况下, 硬煤分层的损失率大致相同。随着放煤步距的增加, 下位顶煤的损失率不断增加, 而上位顶煤的损失率逐渐减小。

综上所述, 对含有硬煤分层的综合开采, 应当采用中档的放煤步距。这样, 顶煤受到的影响较小, 顶煤的放出率相对较高, 移架的次数相对减少, 节约工时, 增加效益。

2.4硬煤分层可放性模拟分析

模拟采用硬煤厚度分别为2.0m和2.5m, 采用两采一放的放煤步距, 并与煤层厚度为1.3m的模型进行分析对不, 其顶煤回收率和损失率数值如表3所示。

由表3 可知, 顶煤的回收率随着硬煤分层厚度的增加而逐渐降低, 损失率则逐渐增加。硬煤分层主要是对上位煤层造成影响, 其影响主要是不能顺利放出, 从而损失率增加, 回收率降低。与之对应, 硬煤分层自身也不能够顺利放出, 从而增加了其损失率, 进而影响上位顶煤, 对下位顶煤的影响不明显。

3 结论

大倾角综放采煤工艺进过多年的实践和发展, 在基础理论和核心技术方面都取得了重大的突破, 获得了重要的经济效益和社会效益。在今后的开采过程中, 还应当进一步引进和落实大倾角综放采煤工艺在实际中的应用, 不断完善理论基础, 研究和开发新技术, 采用新的思维方式, 使大倾角综放采煤工艺更加适应经济社会发展的需要, 促进采煤工作取得更加安全高效的生产, 进一步提高其经济效益和社会效益。

摘要：本文对大倾角煤层的概念和工程释义进行阐释, 介绍了大倾角综放采煤工艺的参数计算。结合大倾角综放采煤工艺技术的实际应用, 不难发现, 采煤工作实现了安全高效高回收率开采。

关键词：大倾角煤层,采煤工艺,模拟,分析

参考文献

[1]伍永平, 解盘石, 王红伟, 等.大倾角煤层开采覆岩空问倾斜砌体结构[J].煤炭学报, 2010, 35 (2) :1252-1256.

篇6：大倾角综放工作面回采技术探讨

F211040工作面安装ZTF5600/21/30型端头液压支架6架, ZF5500/18/28型中间架104架。工作面选用MG250/600-WD1型采煤机, 切眼选用2部SGZ-800/630型刮板输送机。该工作面现已进入结束收尾阶段, 平均月产8.5万t, 实现了工作面安全高效生产。F211040工作面在煤层倾斜角度大、俯采角度大的条件下, 通过加强工作面回采技术管理和安全质量管理, 使该工作面的煤炭得以安全回采, 并取得良好效果。

1 F211040工作面存在问题

(1) F211040工作面倾角平均27°, 回采坡度平均-8°, 在初采时发现液压支架有明显下滑和倒斜现象, 当F211040工作面整体向前推进18 m时, 工作面液压支架及输送机整体下滑1.9 m, 平均每推进1.0 m支架整体下滑0.106 m。且工作面支架出现咬架、倒架现象, 严重影响工作面正常推进。

(2) F211040工作面两巷设计沿煤层底板掘进, 因地质条件影响, 煤层底板起伏较大, 导致在回采过程中工作面长度不断变化, 工作面最长时164 m, 最短时158 m, 且长度有增有减。当工作面回采至短处时, 工作面液压支架及输送机等设备严重超出, 甚至无法继续向前推进。随着回采切眼长度再次增加, 上端头支护面积加大, 增加了顶板控制难度, 加大了职工劳动强度。

2 解决方法

2.1 综放支架及刮板输送机防倒、防滑

由于工作面倾角过大, 在推溜、移架过程中, 支架及刮板输送机存在下滑、倒架现象, 影响了工作面的正常回采。为了防止工作面支架及刮板输送机倒架、下滑, 该矿采取了以下几种方法。

(1) 工作面伪斜布置[1,2,3], 防止液压支架、刮板输送机下滑。工作面伪斜布置参数 (图1) 有如下关系, 即:

β=arcsin (h滑/L) (1)

式中, h滑为工作面每推进1个步距工作面支架受重力下滑距离;L为工作面每推进1个步距的距离;β为工作面的伪斜角度。

S=L切×tanβ (2)

式中, L切为工作面切眼长度 (平距) ;S为工作面胶带运输巷超前回风巷距离。

根据式 (1) 、式 (2) 可以算出当h移 (工作面每推进1个步距时, 支架及输送机向下的位移量) 和h滑绝对值相等时的β角度及运输巷超前距离。β=arcsin (h移/L) ≈6.2°, 其中, h移取值与h滑相等, 取0.064 m (现场收集数据) ;L取0.6 m (工作面1个步距长度) ;β为当h移和h滑绝对值相等时的伪斜角。S=L切×tanβ。其中, L切为F211040工作面切眼长度 (平距) , 取160 m;S为当h移和h滑绝对值相等时, 胶带运输巷超前回风巷距离。经计算得, S=17.4 m。

因此当伪斜角β=6.2°, 胶带运输巷超前回风巷17.4 m时, 工作面支架及输送机既不下滑也不上移。根据计算资料, 工作面首先取伪斜角为12°, 胶带运输巷超前回风巷35 m布置伪斜工作面。待工作面正常之后, 再调整伪斜角为6.2°, F211040胶带运输巷超前F211040回风巷17.4 m向前推进。

(2) 带压移架及使用防倒防滑千斤顶[4], 防止工作面设备下滑。从力学角度 (图2) 来看, 液压支架下滑的另一个原因主要是支架所受的摩擦力小于支架下滑力 (支架重力及顶板压力的分力) 。使支架不下滑的必要条件为支架所受的摩擦力大于支架下滑力。即Ff (支架受摩擦力) ≥F (支架受下滑力) 。

因支架受摩擦力=支架顶板摩擦力+支架底板摩擦力, 即 Ff=fQcosα+f (G+Q) cosα=f (G+2Q) cosα;且支架下滑力=支架自重下滑力+顶板压力下滑力, 即 F=Gsinα+ Qsinα= (G+Q) sinα。

故 f (G+2Q) cosα≥ (G+Q) sinα

式中, f为支架与顶底板之间的摩擦因数, 在此处取顶底板摩擦因数相等。

因为支架与顶底板的摩擦因数 (一般为0.35～0.40之间) 及支架所受的重力是一定的, 要想增加摩擦力, 那就必须增加支架与顶底板之间的压力。根据“力的作用是相互的”原理不难得出, 可通过增加支架的工作阻力及初撑力来防止支架下滑。在移架时, 带压移架以及使用防倒防滑千斤顶, 也可以有效防止支架及刮板输送机下滑。

(3) 由下向上推移刮板输送机;控制工作面水不流入刮板输送机, 防止打滑。

2.2 调整支架数量确保生产

为解决因工作面长短变化影响正常回采问题, 大煤沟矿采用调整工作面支架数量的管理方法来平衡切眼支护长度。技术部门在工作面胶带运输巷、回风巷每隔50 m (或变坡点) 提前布置控制点, 根据回风巷、胶带运输巷相对位置2点的高差推算出该处工作面的坡度及斜长, 并把测量数据及预测结果成图下发给有关单位, 并做出预测预报, 使综采队提前做好支架拆除、安装准备工作。支架拆除后放置在提前预测长度增加区域内, 待工作面回采至此段巷道时, 再次安装至上端头。此种方法有效解决了因切眼长度变化较大而出现的回采难题。

3 结语

大煤沟矿F211040工作面通过采取伪斜布置、带压移架、自下而上移架移刮板机、使用防倒防滑千斤顶等方法, 有效防止了支架倒架、下滑。通过预控工作面支架数量等一系列技术手段, 使F211040工作面顺利回采, 实现了稳产高产, 且保证了工程质量, 为大煤沟矿下阶段工作面的回采以及同类型工作面的回采提供参考依据。

参考文献

[1]杜计平, 孟宪锐.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

[2]同济大学应用数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社, 2002.

[3]曹树刚, 张遵国, 彭勇, 等.急倾斜煤层走向长壁综采工艺技术[J].煤炭科学技术, 2010 (10) :23-26.