李 毅

重慶大學(xué)，重慶 400044

急傾斜綜采工作面煤矸飛躥事故預(yù)防

李 毅

重慶大學(xué)，重慶 400044

針對大傾角煤層或急傾斜煤層走向長壁綜采工作面支架前方、支架之間和順工作面方向的煤、矸飛躥傷人，提出了通過安設(shè)支架前方擋矸裝置、支架之間擋矸裝置、架間擋矸裝置的預(yù)防方法，同時，指出采用的預(yù)防裝置應(yīng)具備安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、輕便、易換。

急傾斜；綜采工作面；擋矸裝置；防護(hù)

礦井生產(chǎn)機(jī)械化、自動化、信息化，是國內(nèi)外先進(jìn)煤礦區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀，也是其它煤礦區(qū)努力的方向。在各類煤層中，相對于緩傾斜煤層、傾角較小的傾斜煤層開采而言，大傾角煤層和急傾斜煤層的綜合機(jī)械化開采技術(shù)和裝備發(fā)展緩慢。究其原因，主要是由于煤層傾角增大，工作面設(shè)備的工作能力、穩(wěn)定性和頂?shù)装蹇刂频染哂刑厥庑裕枰嗅槍π缘匮芯?、解決。其中，工作面煤（矸）滾落傷人、毀壞設(shè)備是必須解決的重要問題之一。

在大傾角、急傾斜煤層工作面，采煤機(jī)割下的煤（矸）、煤壁片幫產(chǎn)生的煤（矸）和工作面頂板局部冒落的矸石可能竄入工作面，并沿傾斜方向快速向下滾動，引發(fā)傷人、毀壞設(shè)備等事故，嚴(yán)重影響了工作面的正常生產(chǎn)。

1 支架前方煤矸預(yù)防

國內(nèi)外按煤層傾角的大小分類，將煤層傾角分為緩傾斜煤層、傾斜煤層、急傾斜煤層。煤層傾角在25°以下為緩傾斜煤層，25°到45°為傾斜煤層，大于45°為急傾斜煤層。煤層傾角大，采煤工作面割煤機(jī)割下的煤、矸掉在采煤工作面液壓支架內(nèi)后，會沿著采煤工作面傾斜方向快速滾動或飛躥。由于采煤工作面底板的不平整和煤、矸形狀不規(guī)則等，煤、矸在快速滾動或飛躥中，隨時都有可能改變運動的方向滾入或竄入綜采工作面的液壓支架內(nèi)，而綜采工作面液壓支架內(nèi)是人員行走和作業(yè)的通道和空間。在生產(chǎn)過程中，一旦有煤、矸滾入會竄如綜采工作面的液壓支架內(nèi)，煤、矸極易再沿著液壓支架的通道向下快速滾動或飛躥，如果人員躲避不及時，就會因此而受傷或死亡。

四川廣能集團(tuán)周邦遠(yuǎn)等人針對這一問題，設(shè)計了一種傾斜和急傾斜綜采液壓支架架前擋矸裝置，液壓支架與架前擋矸裝置裝配如圖1所示。當(dāng)采煤工作面大需要擋煤矸時，每架液壓支架前方的擋矸板在液壓千斤頂?shù)淖饔孟?，上升到需要擋煤、矸的高度，防止采煤過程中的煤、矸滾入或竄入液壓支架內(nèi)，確保液壓支架內(nèi)操作人員和行人的人身安全。當(dāng)需要觀察采煤機(jī)械或煤壁情況或不需要擋矸時，通過液壓千斤頂?shù)氖湛s使擋矸板降低，方便作業(yè)。

2 支架之間煤矸預(yù)防

雖然在大傾角、急傾斜煤層工作面，煤（矸）飛躥主要是采煤機(jī)割煤時產(chǎn)生的，架前擋矸裝置能防護(hù)大部分煤矸，如圖1所示，但是在移架過程中，相鄰兩支架間產(chǎn)生錯距，飛躥的煤矸就有可能從支架間空隙處竄入液壓支架內(nèi)傷人、打壞設(shè)備等。

圖1 架前擋矸裝置裝配示意圖

圖2 側(cè)向擋矸裝置裝配示意圖

針對以上問題，設(shè)計了一種傾斜和急傾斜綜采液壓支架側(cè)向擋矸裝置，通過在移架產(chǎn)生錯距的兩架液壓支架架間安設(shè)側(cè)向擋矸裝置來防護(hù)，側(cè)向擋矸裝置與液壓支架裝配如圖2所示。由于在采煤過程，液壓支架的移動是每3～4架一起移動，因此，安設(shè)側(cè)向擋矸裝置可以間隔3～4架，根據(jù)移架情況而定。側(cè)向擋矸裝置通過鉸接連接在液壓支架頂梁起到防護(hù)作用。

3 順工作面煤矸預(yù)防

在大傾角煤層或急傾斜煤層走向長壁綜采工作面內(nèi)，滾落煤（矸）傷人和毀壞材料設(shè)備主要在支架前方、支架之間和順工作面方向。支架前方、支架之間通過架前、側(cè)向擋矸裝置起到防護(hù)。然而，急傾斜工作面上方由于礦壓、放頂?shù)扔绊?，從頂板冒落的煤矸也極易從上方順工作面沿液壓支架滾動，傷人、損壞設(shè)備。因此，順工作面解決滾落煤矸傷人也是必須解決的問題。

圖3 架間擋矸裝置裝配示意圖

針對大傾角煤層或急傾斜煤層走向長壁綜采工作面的順工作面方向煤、矸飛躥傷人，通過安設(shè)一種輕型架間擋矸裝置來防護(hù)，如圖3所示，所安設(shè)的裝置具備安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、輕便、易換，同時，既能適應(yīng)支架升降，也能保證工作人員通行時的開閉，還能隨著工作面推進(jìn)方向換向而反向。應(yīng)用結(jié)果表明，該裝置能對液壓之間內(nèi)的工作人員、設(shè)備進(jìn)行防護(hù)。

4 應(yīng)用實例

綠水洞煤礦是西南片區(qū)煤炭生產(chǎn)礦井機(jī)械化裝備率最高、最先進(jìn)的企業(yè)，是四川華鎣山廣能（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（原華鎣山礦務(wù)局）的主產(chǎn)礦井。年生產(chǎn)能力被重新核定為120萬t，并配有最現(xiàn)代化的重介模塊洗煤廠，確保原煤全部入洗加工和產(chǎn)品質(zhì)量，洗精煤年產(chǎn)量可達(dá)50萬t。煤種為優(yōu)質(zhì)主焦煤和焦肥煤。

但是，隨著開采深度的增加，煤層傾角逐漸增大，煤、矸竄入液壓支架內(nèi)傷人嚴(yán)重影響了機(jī)械化裝備的有效發(fā)揮。綠水洞煤礦目前采煤工作面最大傾角達(dá)55°～58°，一般傾角均在55°左右，煤層厚度為2.5m～3.5m，走向長度1400m，工作面傾斜長130m，煤炭儲量70余萬t，是建礦20多年來該礦遇到的傾斜度最大、走向最長、煤儲量最多的工作面。

為有效解決煤、矸傷人，綠水洞煤礦在現(xiàn)3213工作面的液壓支架前端安設(shè)支架前方擋矸裝置，每隔3架安設(shè)側(cè)向擋矸裝置，液壓支架內(nèi)順工作面方向安設(shè)架間擋矸裝置。通過大量觀察和礦山工作人員使用反饋，采用液壓支架、架前擋矸裝置、側(cè)向擋矸裝置、架間擋矸裝置聯(lián)合配套使用，不僅對液壓支架內(nèi)工作人員、設(shè)備有效的保護(hù)，而且在同樣的生產(chǎn)條件下，大大提高了生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮了生產(chǎn)設(shè)備的作用，同時，生產(chǎn)輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、輕便、易換、安全可靠。

5 結(jié)語

在四川廣能集團(tuán)綠水洞煤礦3213工作面，采用液壓支架、架前擋矸裝置、側(cè)向擋矸裝置、架間擋矸裝置聯(lián)合配套使用，不僅對液壓支架內(nèi)工作人員、設(shè)備有效的保護(hù)，而且在同樣的生產(chǎn)條件下，大大提高了生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮了生產(chǎn)設(shè)備的作用。在同樣出現(xiàn)該問題別的礦區(qū)可以采用類似的方法進(jìn)行煤矸防護(hù)，保證人員、設(shè)備安全。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.046