综采工作面伪倾斜开采技术应用

1、综采工作面伪倾斜开采技术应用李晓明大同煤矿集团设计研究公司摘要：针对晋西北某矿综采工作面煤层倾角大的复杂地质条件，采用伪倾斜布置有效 降低工作面倾角，解决了综采工作面冋采工艺、机电设备管理、人员安全等诸多 问题，对提高倾斜煤层回采率与经济效益具有一定的指导意义。关键词：综采工作面;伪倾斜;开釆安全;作者简介：李晓明（1979-），男，工程师，毕业于黑龙江科技大学釆矿工程专 业，主要从事采矿设计和管理工作。收稿日期：2017-07-07received： 2017-07-071工程地质条件某矿位于山西省吕梁市境内，矿井煤系地层倾角变化较大，西翼地层倾角在 12° 25°之间，

2、平均18°左右;东翼地层倾角平缓，一般为5。10。矿井首 采4号煤层厚度为5. 7c8. 08 m,平均厚度7. 56 m,煤层由南向北逐渐变厚，全 井田稳定可采。4号煤层顶板多为砂质泥岩，其次为粉砂岩、泥岩，平均厚度 2. 90 m左右，属半坚硬岩石;底板岩性为细砂岩、砂质泥岩、泥岩。根据4号煤 层赋存条件及顶、底板条件，该矿井冋釆工作面采用长壁后退式放顶煤综釆工艺 回采，全部垮落方法管理顶板。但由于西翼部分区域工作面煤层倾角较大，无论 是采用仰采或是俯采，实施起来都有很大难度，会对工作面顶板维护、采煤机械 正常回采操作及作业人员安全造成影响，给工作面生产管理带来困难。因此，为 解

3、决这一难题，对该矿井煤层倾角较大的回采工作面采用伪倾斜布置，即将正 倾斜工作面调成伪倾斜工作面，冋采工作面方向不是正倾斜方向，而是与正倾 斜方向有一定夹角，这样就相当于减缓了回采工作面的煤层倾角，现在的倾角 就是伪倾角。走向长壁工作面伪倾斜布置综放工作面巷道与普通走向长壁采煤法 基木相同，牛产系统简单、安全保障性高1-4 o2伪倾斜布置综采放顶煤工作面技术参数的确定2.1工作面伪斜角的确定工作面与回风顺槽的伪斜夹角按下式计算:tge=lj/l2式中：0为工作面与回风顺槽的伪斜夹角，(° ) ;l.为移架时2个支架间允许最 大空顶间距，取0.5 m;l2为割煤步距，取0.6 mo根据上

4、式计算，9=39.81° ,本次设计工作面伪斜角取35°。工作面伪斜角布 置如图1所示。图1工作面伪斜角度布置下载原图l1.移架时两架间最大允许空顶距;l2移架步距；0 工作面与回风顺槽间的伪斜 夹角2.2工作面伪倾角的计算工作面伪倾角按下式计算:tan0 = tan0 x cosa式屮：禹为工作面伪倾角，(° ) ; j为倾面夹角，根据上文计算，取55° ;b 为煤层实际倾角，10。25。当a严55° , b二10。时，根据公式计算得65.8° ;当a f55° , b二25。时,根据公式计算得bi二15° 。p

5、1煤层顶板工作面伪倾角的计算如图2所示。煤层'煤层粵板回风顺槽运输顺槽图2工作面伪倾角计算 下载原图b 1.工作面伪倾角；b .煤层实际倾角；a 1 .倾面夹角通过以上计算可以得出，当工作面切眼与回风顺槽呈35°夹角伪斜布置后，经 伪斜处理后工作面伪倾角可达到5. 8。15。o从技术参数分析可以看出，伪倾 斜布置工作面可以有效降低工作面的倾斜角度，从根本上降低了煤块自溜的可 能性，提高了设备的稳定性和工作人员的安全性，有利于保证回采工作的顺利 进行和工作面的生产能力，进一步促进矿井的安全生产。工作面的布置如图3 所示。图3工作面布置下载原图3伪倾斜开采常见安全问题及防治措施3

6、.1伪倾斜布置开采顶板问题伪倾斜布置的综采工作而往往存在工作而液压支架顶梁上部无法完全接实顶板 的问题，使支架的有效支护不能充分发挥作用，容易造成片帮现象和顶板事故 的发生。防治措施：（1）合理选择适宜的综采放顶煤支架，选型中应考虑提高支架的工 作阻力和支扌掌效果；（2）支架无法有效支护顶板时，必须及时采取措施加强支 护，避免出现漏顶、空顶问题，移架时必须做到带压擦顶移架。3.2伪倾斜布置开釆综采设备的防倒和防滑问题首先，由于煤层的不均匀性分布，导致了顶板上部受力不均匀，不同位置顶板 受挤压破碎程度也不同。理论上顶板侧向滑移必然会对相邻的液压支架产生挤压, 从而影响整个工作空间支架的稳定性。并

7、且重力作用还会导致煤肝从支架后方沿 底板方向下滑，这也会对支架产生一定的下滑力，在这些附加的压力和下滑力 的共同作用下，支架往往容易发生偏斜、滑移以及坍塌等问题。其次，对刮板输送机稳定性影响最为显著的因素是工作面的地质条件。根据多年 的生产经验，工作面倾角是造成刮板输送机产生滑移的根本原因，当工作面倾 角过大时，输送机在倾斜面上产生的下滑分力大于与底板之间的摩擦力，就会 产生自然的下滑运动;煤层倾角越大，下滑现象越明显。采煤过程中液压支架的 推进运动也会导致刮板输送机的滑动，在正常的采煤工艺过程中，随着开采面 的不断推进，后续的液压支架、刮板输送机等设备都需要跟随采煤面不断前移。 这种不停的推

8、移动作很容易使利板输送机产生相对滑动。因此，提高综采工作面设备稳定性的关键就在于解决好以下2个方面的问题：（1） 综采最有利的倾角为012° ,这时，可不考虑设备自重问题。现有采煤机械化 设备都可以成功地在此条件下沿走向或倾斜工作。在干燥条件下，倾角大于 12°时，采煤机要装防滑装置，而支架及输送机在倾角小于16°时是不会下滑 的。但在潮湿条件下，摩擦系数将降低，倾角大于8。时，采煤机要安装防滑装 置;倾角大于12°吋，支架及输送机也安装防滑装置;倾角大于16°吋，支架应 同时安装防倒、防滑及调架装置。（2）该矿井西翼部分工作面倾角在10。25

9、。 之间，平均18°左右，经伪斜处理后工作而伪倾角可降至5. 7° 14° ,有利于 采煤机和输送机的稳定工作。为防止支架在移动中出现“跑偏”以及当工作面倾 角较大产牛下滑和倾倒现象，保证支架的正常工作，支架除自身带有防滑功能 外，应装设导向或防滑防倒装置;支架采用机械导向装置，该导向装置有导向 杆、导向腿和导向轨等，采用沿底座装设的一些构件来引导和限制支架的移动。 此外，在掩护梁上装设可活动的侧护板，除了用于架间防肝外，也具有一定的 防倒、调架作用。采用端头支架加强对输送机头、机尾的锚固，加强输送机的稳 定性。3.3伪倾斜布置开采的支架挤架、咬架、背架问题伪倾斜

10、综采工作面支架沿垂直工作面方向进行移架，每移动1个步距，液压支 架相对倾向方向就存在错距问题，且随调斜角的增大、支架错距也相应增大。防治措施：（1）按照伪倾斜综采工作而严格管理，保持平直移动刮板输送机；（2） 严格控制工作面采高，保证液压支架接顶严密，并起到足够的初撑作用；（3） 移架过程中应按步距拉移，顺序移架，保证支架垂直工作面，并及时调整支架 状态，移架后立即升起升牢。3.4伪倾斜工作面行人的安全问题综采工作面在伪倾斜布置开采时，工作面仍有一定的倾角，在工作面角度大于 煤层的自然安息角的情况下，在重力的作用下，容易岀现工作面顶板冒落的肝 石和片帮的煤肝沿垂直方向落下的情况。而在工作面伪倾

11、斜布置时恰好落向人行 道，威胁行人安全，并口支架顶板在压力过大的情况下也会产生倾倒、漏顶等顶 板事故，也会造成不同程度的人员伤亡。防治措施：（1）在刮板输送机及液压支架周围安装安全防护板或防护帘，将煤 块容易脱落溅落的部位隔离开;在行人侧沿垂直工作面方向毎10 m设置1组挡砰 设施。（2）在工作面行人侧和刮板运输机之间沿工作面方向安设防护网，对行 人侧做全断面防护；人行通道上设置安全扶手等辅助设施，提高人员通行的安全 性。（3）支架工要及时对支架进行维护，加强顶板控制，减少顶板事故的发生 和片帮现象。4结语通过对晋西北某矿综釆放顶煤工作面釆用伪倾斜开釆技术，有效降低了工作面 的倾斜角度，同时解决了工作面液压支架、刮板输送机等设备的日常管理问题， 増加了生产的安全性，提高了工作面的生产效率，使煤矿生产管理更加方便、高 效，进一步完善和提高了我国煤炭行业的生产管理水平。参考文献1 孙钺，孙钺.浅