任鵬軍

（山西潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032600）

1 概況

阜生煤業(yè)1101 工作面位于井田東部、一采區(qū)中部，開采15#煤層，上距K2 灰?guī)r7.90～11.26 m，平均為9.5 m。煤層平均厚度為6.5 m，局部褶皺處煤層厚度變化較大，可采系數(shù)100%，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，含0～3 層夾矸。煤層平均傾角約8°，工作面煤層最小傾角約4°，最大煤層傾角約18°。采用一次采全高大采高綜采采煤方法，工作面采用端部斜切進(jìn)刀的進(jìn)刀方式，選用MG750/1940-WD 型電牽引雙滾筒采煤機(jī)，采用雙向割煤模式，單獨(dú)一次割煤一刀，循環(huán)進(jìn)度0.865 m。在部分區(qū)域煤層傾角大于15°，支護(hù)和綜采作業(yè)困難，綜采效率低，極易發(fā)生大溜下滑、支架歪斜、采煤機(jī)行走部齒軌輪損壞等事故，嚴(yán)重影響了煤礦井下綜采作業(yè)的順利進(jìn)行。

針對(duì)1101 工作面大傾角情況下的回采工藝進(jìn)行優(yōu)化分析，總結(jié)了一套適應(yīng)于大傾角工況下的高效回采工藝。由于1101 工作面風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度在4°～18°，不同傾角下的回采方案存在著較大的差異性，本文對(duì)風(fēng)運(yùn)兩順槽在不同坡度下的回采方案進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)在大傾角回采作業(yè)過程中大溜下滑、支架歪架及采煤機(jī)行走部頻繁損壞的控制措施、綜采面防漏冒頂措施等進(jìn)行了總結(jié)，有效提升了在井下復(fù)雜地形條件下的回采安全性。實(shí)際應(yīng)用表明，該回采工藝方案能夠?qū)⒒夭尚侍嵘?5%，將出現(xiàn)大溜、支架下滑、采煤機(jī)行走部齒軌輪損壞等故障率降低了87.5%，顯著提升了井下回采的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2 大采高工作面的推采

2.1 初采

1101 工作面兩順槽沿著煤層頂板布置，巷道高度4.2 m，初采期間要開始增大采高，從機(jī)頭、機(jī)尾向工作面中部逐步由4.2 m 過渡到6.0 m。在采高過渡過程中，采取在端頭、端尾各10 組支架范圍內(nèi)將采高緩慢過渡到6.0 m，不能有明顯臺(tái)階，保證相鄰兩支架頂梁、底座上下不能有大于200 mm的錯(cuò)差。

采高過渡完成后，正常回采期間要保證采高達(dá)到（6.0±0.1）m，端頭、端尾架采高為（4.2±0.1）m，不得隨意破頂、破底，嚴(yán)禁超高。當(dāng)采高達(dá)到規(guī)定值時(shí)，會(huì)形成機(jī)頭、機(jī)尾高，中間低的情況，此時(shí)必須在工作面中間低洼處準(zhǔn)備足夠功率的水泵，確保初采期間能正常排水。

2.2 風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度大于15°區(qū)段的推采

（1）當(dāng)風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度大于15°時(shí)，回采過程中，工作面以采煤機(jī)最適俯采角度15°向前推進(jìn)，回采過程中可能會(huì)出現(xiàn)留底煤、破頂現(xiàn)象，為避免這種現(xiàn)象，可以適當(dāng)降低采高[1-2]（不小于4.2 m）。

（2）在風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度變化大的地質(zhì)條件下，除了在大坡度（＞15°）段控制好工作面俯采角度，還要保證設(shè)備在變坡點(diǎn)的順利通過。

（3）當(dāng)變坡點(diǎn)坡度由小變大（α ＜15°＜β）時(shí)，首先保證工作面以α 向前推進(jìn)，工作面推進(jìn)至變坡點(diǎn)之前，提前增大俯采角度達(dá)到或接近15°（采煤機(jī)最適俯仰角度），然后再以15°俯采角度通過變坡點(diǎn)，在通過變坡點(diǎn)期間，可能會(huì)出現(xiàn)破底現(xiàn)象。

（4）當(dāng)變坡點(diǎn)坡度由大變小（α ＞15°＞β），首先保證以15°向前推進(jìn)（其間可能會(huì)出現(xiàn)留底煤、破頂，可適當(dāng)降低采高），工作面推進(jìn)至變坡點(diǎn)之前，提前減小俯采角度達(dá)到或接近β，然后再以β 俯采角度通過變坡點(diǎn)（在通過變坡點(diǎn)期間，可能會(huì)出現(xiàn)留底煤、破頂，可適當(dāng)降低采高[3]）。此工況下的回采工藝流程如圖1，圖中16 表示傾斜段的長度為16 m。

圖1 風(fēng)運(yùn)兩巷坡度大于15°區(qū)段回采方案（m）

（5）在上述過程中，如果在不損壞設(shè)備的前提下，以最適俯采角度15°向前推進(jìn)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)破頂、底板或降低采高的情況。為了避免此類情況發(fā)生，其一，可以采取機(jī)頭、機(jī)尾實(shí)施爆破松動(dòng)巖體，采煤機(jī)裝矸，炮眼布置、裝藥量等參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際確定。通過快速調(diào)整機(jī)頭、尾的坡度來控制整個(gè)工作面的坡度。其二，在工程量允許以及不影響超前支護(hù)打設(shè)的前提下，可以對(duì)兩順槽坡度較大區(qū)段進(jìn)行拉底，緩解巷道坡度，但要求拉底后巷道高度不能超過5 m，防止出現(xiàn)超前支護(hù)段打設(shè)困難或支護(hù)初撐力不達(dá)要求的現(xiàn)象。

2.3 風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度小于15°區(qū)段的推采

當(dāng)風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度α 均不大于15°，工作面可以沿著α 俯采角度向前推進(jìn)，但在回采過程要注意以下幾點(diǎn)：

（1）在風(fēng)運(yùn)兩順槽坡度變化大的地質(zhì)條件下，除了在大坡度（＜15°）段控制好工作面俯采角度，還要保證變坡點(diǎn)的順利通過。

（2）當(dāng)變坡點(diǎn)坡度由小變大（α ＜β ≦15°）或由大變?。é?＜α ≦15°）時(shí)，首先保證工作面以α 向前推進(jìn)，工作面推進(jìn)至變坡點(diǎn)之前，提前增大或減小俯采角度達(dá)到或接近β，然后再以β 俯采角度通過變坡點(diǎn)，其回采工藝流程如圖2。

圖2 不同傾角下的回采工藝流程（m）

3 防大溜、支架下滑及降低設(shè)備頻繁損壞方案

大傾角工作面回采普遍存在大溜下滑、支架歪架及采煤機(jī)行走部頻繁損壞等問題，嚴(yán)重制約工作面的安全回采，因此提出了一套新的防止設(shè)備下滑及設(shè)備頻繁損壞的回采方案，其核心控制點(diǎn)如下：

（1）防止大溜下滑。工作面回采過程中，首先將工作面調(diào)成偽傾斜，即下端頭推進(jìn)速度超前上端頭，超前的具體長度根據(jù)現(xiàn)場工作面煤層傾角來定，并根據(jù)傾角變化隨時(shí)調(diào)整超前量。其次采煤機(jī)要嚴(yán)格執(zhí)行由上而下單向割煤方式，變雙向割煤為單向割煤[4]。機(jī)組沿著工作面下坡行走時(shí)割煤、移架，但不推溜；機(jī)組沿著工作面上坡行走時(shí)機(jī)組跑空刀、推溜，使大溜每個(gè)循環(huán)都自下端頭逐架向上端頭推移。

（2）防止支架下滑。嚴(yán)格控制（6.0±0.1） m采高，保證頂?shù)装迤秸?，使支架與頂?shù)装褰佑|嚴(yán)密，保證支架有足夠初撐力，防止支架下滑。移架時(shí)要堅(jiān)持“擦頂帶壓、少降快移”[5]，減少空頂時(shí)間，移架后支架與頂板要接觸嚴(yán)密，嚴(yán)禁支架出現(xiàn)低頭或高抬頭現(xiàn)象。要嚴(yán)格控制梁端至煤壁距離，保證梁端距不超過規(guī)定值（≤340 mm），應(yīng)及時(shí)移架接頂，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的超前支護(hù)。

（3）降低采煤機(jī)行走部齒軌輪故障?；夭蛇^程中，要按照既定方案嚴(yán)格控制采煤機(jī)的俯采角度，不能超過采煤機(jī)允許的最大角度。要加強(qiáng)采煤機(jī)司機(jī)的操作責(zé)任心，利用自制的采煤機(jī)機(jī)身坡度規(guī)隨時(shí)觀察并調(diào)整采煤機(jī)坡度，確保設(shè)備正常運(yùn)行。及時(shí)更換損壞的采煤機(jī)行走齒軌、導(dǎo)向靴、平滑靴，為采煤機(jī)正常運(yùn)行創(chuàng)造條件。

4 綜采面防漏冒控制方案

為了防止在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下綜采時(shí)出現(xiàn)頂板冒落現(xiàn)象，根據(jù)井下的實(shí)際情況，在回風(fēng)順槽距切眼往外頂板破碎區(qū)域或冒落超高區(qū)域提前絞頂并打設(shè)槽鋼錨索。錨索長7.3 m，錨索梁為長2.5 m 的16#槽鋼，錨索梁眼距1.8 m，排距3.5 m，順巷布置。其支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖3[6]。

目前該井下復(fù)雜地質(zhì)條件下的回采方案已經(jīng)在兩個(gè)綜采面得到應(yīng)用，通過對(duì)應(yīng)用以來的實(shí)際效果分析，優(yōu)化后的回采方案可以實(shí)現(xiàn)4.325 m/d 的回采速度，比優(yōu)化前3.46 m/d 的速度提升了25%。通過對(duì)回采作業(yè)過程中各類異常的統(tǒng)計(jì)，大溜、支架下滑、采煤機(jī)行走部故障由最初的4 次/月，降低到了目前的0.5 次/月，該技術(shù)方案已經(jīng)得到了全面的推廣。

5 結(jié)論

針對(duì)1101 工作面煤層在回采過程中回采效率低、設(shè)備下滑、事故多的不足，提出了一種新的回采方案，對(duì)不同煤層傾角下的回采技術(shù)要點(diǎn)、防設(shè)備下滑、防漏冒方案進(jìn)行了研究。實(shí)際應(yīng)用表明，在不同傾角煤層情況下，按不同的俯角回采，能夠在保證回采安全的情況下提升回采效率，新的回采方案能夠?qū)⒒夭尚侍嵘?5%，將出現(xiàn)大溜、支架下滑、采煤機(jī)行走部齒軌輪損壞的故障率降低了87.5%，極大地提升了復(fù)雜地形條件下的回采效率和經(jīng)濟(jì)性。