趙明江 王政敏 桂寒

(鐵法煤業(yè)（集團）有限責任公司曉明礦 遼寧調(diào)兵山 112700 )

隨著礦井服務年限的增加，一些老礦井出現(xiàn)了煤炭資源枯竭，剩余塊段煤質(zhì)差、地質(zhì)條件復雜、開采難度大的現(xiàn)象，為了提高煤炭資源的利用率，最大限度地回收煤炭，使礦井生產(chǎn)布局合理，保證礦井生產(chǎn)接續(xù)，延續(xù)礦井服務年限，一些老礦井對這些區(qū)域進行嘗試性開采，以便從中總結(jié)經(jīng)驗、創(chuàng)新思路、開拓新領域。曉明礦在這種背景下，開始對以前認為開采難度非常大的北翼八層工作面進行回采活動。以N3806工作面為例，該面傾向角度非常大，切眼和采止線落差196m，煤層平均傾角15°，最大可達21°，如此大角度仰采在集團公司尚屬首例。通過一系列的回采實踐，現(xiàn)場攻堅克難，解決了開采難題，尤其是膠帶上山高效運煤管理，取得了良好效果，工作面大傾角仰采的成功回采，創(chuàng)出了日平均推進4m，日平均生產(chǎn)4000t原煤，月推進120m的成績，為后續(xù)大傾角仰采工作面的高產(chǎn)高效[2]開采提供了大量可靠的技術實踐經(jīng)驗。

1 北三806仰采工作面基本情況

1.1 地質(zhì)概況

本工作面位于北三采區(qū)八層六段，運順長943m，回順長780m，切眼長260m，傾斜長934m，面積191634m2，儲量34萬t（如圖1所示）。井下標高為：-379～-575m，鄰區(qū)：北部、西部均為未采動區(qū)域，南部為北二采區(qū)中巷，東部靠近F320斷層。本工作面開采8#煤層，煤層整體呈單斜構造，傾角9°～21°，平均15°，煤層與頂?shù)装鍨檎辖佑|，煤層有二個自然分層，厚度在0.90～1.20m之間，平均厚度1.05m，夾石一層為炭質(zhì)泥巖，厚度在0.05～0.20m之間，平均厚度0.15m。

1.2 工作面布置

該工作面為左工作面，位于北三采區(qū)，沿煤層走向布置，工作面順槽沿煤層傾向布置。工作面運順通過運順口溜煤眼與北翼膠帶中巷連接。工作面運順為矩形巷道，斷面積15.0m2。運輸巷道為機軌合一巷道，巷道一側(cè)鋪設膠帶輸送機，另一側(cè)鋪設軌道，安設移動變電列車，該巷道主要用于運煤、入風、運料及行人。工作面采用走向長壁后退式采煤法，全部跨落管理頂板。

1.3 設備配置

采煤機：MG300/720-WD型。機采高度為2.0m；適合傾角為≤45°；截深0.8m；機面高度1.22m；滾筒直徑1.6m；牽引速度0～8.7m/min；采煤機供電電壓為1140V。

刮板輸送機：SGZ880/800型、轉(zhuǎn)載機。SZZ800/315型、錘式破碎機PCM160型。

圖1 N3806工作面及巷道布置平面圖

圖2 N3806工作面出切眼示意圖

圖3 膠帶運輸機壓帶車輥

液壓支架：ZY6400/13/29型支架128組、ZY6800/15/35型支架50組，共178組。

膠帶輸送機：DSJ100/80/2×160型兩部，電機功率2×160kW，帶寬1000mm，帶速V=2.5m/s,額定運輸能力800t/h。

2 大角度仰采工作面的難題與解決方式

由于大傾角仰采沒有可以借鑒的實際經(jīng)驗，在回采過程中出現(xiàn)了不同程度影響回采的技術問題。對問題采取有針對性的措施，保證安全生產(chǎn)順利進行。

（1）工作面出切眼：N3806工作面切眼處于此區(qū)域煤層的最底部，回采開始所有設備要從水平位置進入21°上坡的煤層中（如圖2所示），管理不到位就會出現(xiàn)支架穿層、采高超支架上限、支架拉抽屜等情況，甚至造成工作面冒頂?shù)膰乐厥鹿?。對此，現(xiàn)場通過降采高、支架架腳下墊木料和運輸機下墊木楔[3]、及時挑頂、架后強制放頂及保證支架初撐力等措施，通過5個循環(huán)就完成了工作面整體出切眼工作。

（2）綜采設備配套：由于工作面仰采易出現(xiàn)片幫問題，設備配套過程中采用兩側(cè)端頭用ZY6800/15/35型支架50組與MG300/720-WD型采煤機（1.6m直徑滾筒）配套。實際安裝過程中，發(fā)現(xiàn)采煤機回采在通過15/35支架時不能挑頂?shù)膯栴}。對此類問題將支架連接頭長度由260mm增加到600mm，通過加長支架連接頭的方式，實現(xiàn)了挑頂?shù)纳a(chǎn)工藝，確保仰采工作面沿煤層正常推進。

圖4 膠帶運輸機防跑偏輥

圖5 膠帶固定防滑條

（3）推移運輸機:工作面仰采角度過大，運輸機的推移出現(xiàn)較難度，尤其是機頭機尾推移更是難度加大經(jīng)常出現(xiàn)拉抽屜的情況?，F(xiàn)場通過架后放頂、兩順增設液壓缸等措施實現(xiàn)了正常推進。

（4）運順拉移變電列車: N3806運順變電列車位置最大坡度達18°，給拉移變點列車增加難度，為達到安全移設的目的，通過反復核算效驗，采取了在變電列車前穩(wěn)固兩臺SDJ-28（繩經(jīng)Φ32）型回柱絞車，共同分段遷移變電列車，第一段拉3臺移動變電站和電纜車，第二段拉剩余車輛，實現(xiàn)了安全作業(yè)。

（5）兩順物料防倒防滑：在運回順設置擋貨欄裝置，防止出現(xiàn)物料下滑的安全問題。

3 煤炭運輸?shù)碾y題與現(xiàn)場管理

工作面刮板輸送機→運順轉(zhuǎn)載機、破碎機、膠帶輸送機→N3806運順溜煤眼→北翼七層膠帶中巷→北翼膠帶下山→主井→地面。運輸設備配置情況如表1所示。

隨著生產(chǎn)的進行，工作面內(nèi)部仰采的難題得到了有效解決，生產(chǎn)趨于正常?；夭沙跗诠ぷ髅娉雒毫枯^小時，膠帶運輸還是比較順暢，隨著工作面生產(chǎn)調(diào)整到合理狀態(tài)后，生產(chǎn)能力越來越大，工作面煤炭拉運的不穩(wěn)定性逐漸暴露出來，主要矛盾就是工作面出煤量大，而運順膠帶輸送機經(jīng)常出現(xiàn)能力不足的現(xiàn)象。共有三方面問題，即：膠帶、卡子強度不足；膠帶飄帶、跑偏；膠帶面打滑。

表1 運輸設備配置明細表

3.1 膠帶、卡子強度不足

膠帶卡子開裂強度不足，經(jīng)分析受膠帶卡子受自身重力和拉貨量的雙重影響，已經(jīng)不能滿足能力要求。

3.1.1 采取措施

（1）采用強力膠帶扣：將原來使用的普通SU1000（8-10）型膠帶扣全部更換為SU1000（7-12）新型強力膠帶扣，通過現(xiàn)場使用實踐未出現(xiàn)開裂問題。

（2）降低上貨量：由于回采初期，采煤機速度調(diào)整不合適，工作面出煤量不穩(wěn)定，要求采煤隊將采煤機截割速度由3.5m/min降至3.0m/min以下，來適應膠帶拉運煤炭，經(jīng)實踐效果較好。

（3）更換高強膠帶：在出現(xiàn)膠帶及卡子開裂的現(xiàn)象后，有把普通PVC1000×1000S型膠帶更換PVC1000×1400S型強力膠帶的想法，由于礦沒有現(xiàn)貨，考慮到要投入大量資金，就沒有更換新型膠帶。

3.1.2 效果

通過更換膠帶及卡子，并控制采煤機速度，杜絕了卡子開裂問題。

3.2 膠帶飄帶、跑偏

出煤過程中還遇到了膠帶飄帶的情況。由于運順坡度在15～21°之間不斷變化，膠帶尾滑道也存在坡度變化的客觀實際，坡度不一致帶來相關的問題，經(jīng)常是膠帶飄起來不能貼在緩沖輥上，轉(zhuǎn)載機頭落煤就會將膠帶砸偏，嚴重影響運煤。

3.2.1 采取措施

（1）平整底板使膠帶尾滑道坡度合理：由于運順巷道隨不穩(wěn)定煤層坡度不斷變化，膠帶尾滑道則隨著坡度變化而變化，同時存在人為的原因，即：拉底施工質(zhì)量不合格，對巷道底板坡度造成影響，現(xiàn)場通過管理，拉底施工要求滑道尾和底板處于一個坡度，減少了坡度變化帶來的影響，緩解了膠帶飄帶。

（2）壓帶輥：對膠帶飄帶問題，在膠帶滑道尾設置壓帶輥（如圖3所示），強制將膠帶盡量落在緩沖輥上，但隨著轉(zhuǎn)載機推進，會重復出現(xiàn)皮帶飄帶，這個方式只解決了部分膠帶飄帶的問題。

（3）加設防跑偏輥：對膠帶飄帶跑偏問題，在膠帶滑道尾前端設置跑偏輥（如圖4所示），強制限制膠帶左右擺動，杜絕膠帶跑偏。

（4）推移轉(zhuǎn)載機后及時調(diào)整膠帶滑道：工作面轉(zhuǎn)載機與膠帶滑道經(jīng)常不在一條直線上，有一定的夾角，落煤點偏也會造成膠帶飄帶或跑偏，要求生產(chǎn)過程中推移轉(zhuǎn)載機時要及時調(diào)整膠帶滑道和轉(zhuǎn)載機落煤位置關系，確保落煤位置合理，緩解膠帶跑偏。

3.2.2 效果

現(xiàn)場通過拉底、安裝防跑偏輥和壓帶輥等防飄帶設備及調(diào)整關聯(lián)設備位置關系，解決了膠帶飄帶、跑偏。

3.3 膠帶面運煤打滑

當運順巷道及膠帶尾坡度控制好以后，膠帶坡度基本一致，最大坡度達到18°，又出現(xiàn)了膠帶拉煤打滑，煤炭始終在轉(zhuǎn)載機落煤點，不往前運貨。

3.3.1 采取措施

【美國森圖斯能源公司網(wǎng)站2018年10月2日報道】 2018年10月2日，美國森圖斯能源公司(Centrus Energy)宣布從美國能源部(DOE)獲得總價值為1500萬美元的工作授權，準備對能源部位于田納西州橡樹嶺(Oak Ridge)的K-1600設施進行去污和退役。

（1）現(xiàn)場人工推貨：生產(chǎn)過程中剛剛出現(xiàn)運煤打滑情況時，現(xiàn)場作業(yè)人員采取了非常規(guī)做法，人工用鍬推煤塊的方式，有時能將煤炭運出。實際沒有一點效果，且屬于違章行為，被現(xiàn)場制止。

（2）膠帶上面淋水：在膠帶尾處設一根φ10mm高壓膠管，始終在膠帶面上少量淋水，增加膠帶面的摩擦力。通過現(xiàn)場實際有一定效果，當坡度達到16°以上就失去效果。

（3）膠帶上面淋強力膠帶膠：在膠帶面上少量淋強力膠帶硫化膠，增加膠帶面的摩擦力。通過現(xiàn)場實際看，硫化膠粘接不牢，運行一周就脫落，不能根本解決問題。

（4）人為降低膠帶滑道角度：采煤隊在每天縮移膠帶滑道時，采用圓木墊滑道尾，使尾部坡度盡量水平，人為將滑道坡度降低2°～3°，減少膠帶打滑的概率，保證正常拉運煤炭。實際的生產(chǎn)效果不明顯。

（5）膠帶上面固定防滑條：在膠帶上面每隔3m固定一道600mm×100mm的膠帶條（如圖5所示），采用氣動手槍鉆打孔，將鋁制鉚釘固定在膠帶條上，每根膠帶條固定3～5處。通過實際操作，大大緩解拉運煤炭打滑的問題，保證工作面煤炭生產(chǎn)的正常進行。

3.3.2 效果

通過增設固定防滑條的方式可有效解決膠帶拉運煤炭打滑的問題。

4 理論分析膠帶面運煤打滑原因

（2）上山拉運煤炭的結(jié)論：可以得出，當坡度大于17.8°時，摩擦力小于下滑力，造成膠帶上的煤炭打滑?，F(xiàn)場施工過程中，膠帶摩擦系數(shù)還會隨膠面老化而減小，即坡度小于17.8°也會出現(xiàn)煤炭下滑的現(xiàn)象，必須加強防滑管理。

5 膠帶拉運上山的管理重點

（1）膠帶輸送機拉運上山時，要提前準備強度足夠的膠帶及卡子，并有應急措施。

（2）仰采工作面要控制出煤量和速度，并要保證出煤量均勻穩(wěn)定，采煤機截割速度要控制在3.0m/min以內(nèi)，且均衡生產(chǎn)。

（3）膠帶拉運煤炭必須調(diào)整好膠帶機的狀態(tài)，保證滑道與巷道坡度一致，特別是膠帶尾滑道要盡量平直。

（4）現(xiàn)場通過拉底、安裝防跑偏、防膠帶飄帶的設備并及時調(diào)整關聯(lián)設備的關系，任何時候膠帶都能平直落在膠帶輥上，這樣才能保證連續(xù)不斷的大量運煤。

（5）當上山膠帶拉運煤炭坡度接近16°時，必須有向上的帶煤裝置，克服摩擦力不足和膠帶拉運煤炭打滑的問題。通過固定防滑條、更換防滑膠帶等方式達到防打滑的目的，滿足大坡度上山拉運煤炭的要求。

6 結(jié)語

通過N3806工作面21°仰采的回采實踐，促進了大傾角仰采煤炭高效運輸管理和配套設備的防滑技術的進步和發(fā)展，填補集團公司在大傾角煤炭運順管理上的技術空白，為今后相同地質(zhì)條件工作面的回采提供依據(jù)。該技術的現(xiàn)場應用保證了安全生產(chǎn)順利進行，2019年12月至今，該工作面生產(chǎn)期間杜絕了膠帶跑偏、膠帶飄帶和煤炭運輸打滑的情況，單月進尺90m，累計回采原煤6萬余t，經(jīng)濟效益可觀，并從中積累了寶貴經(jīng)驗，實現(xiàn)了安全高效回采。