大倾角综采工作面隔离防护装置的应用

大倾角综采工作面隔离防护装置的应用

吕钊

山东能源临矿集团菏泽煤电有限公司郭屯煤矿 山东省菏泽市 274700

摘要：本文介绍了在急倾斜综采工作面安全防护方面，为了防止滚矸、飞矸给人员和财产造成的威胁，而采取的简单易行的防护措施，经现场应用具备技术推广价值。

关键词：急倾斜综采工作面 防滚矸飞矸 动静分区

英文摘要：This paper introduces the simple and easy protective measures taken in the safety protection of steep fully mechanized face in order to prevent the threat of rolling gangue and flying gangue to people and property, which have the value of technology popularization through field application.

引言

陈蛮庄煤矿位于单县李田楼镇，煤田中心西距单县城区16km。井田可采面积26平方公里，可采储量约7300万吨，煤种以焦煤为主；区内瓦斯含量较低属瓦斯矿井；煤尘有爆炸危险；煤层自燃发火期62天。

矿井设计年产能90万吨，核减生产能力72万吨/年，于2014年10月投产。工业广场布置主、副、风井三个井筒，主井井筒净直径为5.0m，全深952.5m。副井井筒净直径6.5m，深度971.5m。风井井筒直径5.5m，深度890m。主采煤层为3_上煤层，埋藏深（-600米至-1200米），厚0.98-7.62米，平均3.69米，采煤工作面倾角平均23°，倾角最高达到40°以上，按照《煤地质学》的煤层倾角划分属于倾斜煤层。

一、研发背景

陈蛮庄煤矿综采工作面倾角大，所采煤层属于“三软”煤层、顶板破碎。在采煤机割煤、拉架期间顶板滚矸、飞矸现象较多，有时甚至造成矸石跃过转载机飞入下顺槽的情况，危险系数非常高，对人身安全及机电设备的正常运行造成严重威胁。恶劣的采煤条件曾经造成综采工作面单月进尺不足1米！严重制约了矿井的生产能力，安全形势和生产进度面临严峻挑战！若不能克服困难提高采煤效率，企业效益和个人收入根本无从谈起！

二、目标愿景

以人为本，牢固树立红线意识。人命关天，发展决不能以牺牲人的生命为代价，这必须作为一条不可逾越的红线。决不生产带血的煤炭。

三、研发理念

传统的防治方法较为复杂，ZY系列液压支架的两个立柱前方没有遮挡点，人员在架前行走的安全很难得到保证。移架、割煤必须循环摘网挂网，摘挂防护网的安全威胁极大，占用时间长，影响采煤进度，人员的安全也难以保证。为优化防护模式，降低飞矸威胁，减少割煤过程中滚矸飞矸伤人机率的发生，辨析现场危险源，经科学分析努力攻关，结合国内先进治理经验对症施策，对工作面综采设备进行不断修改调试，采取了一系列的防治手段，争取达到最佳的安全防护效果。

研发过程中抛弃了早期“头疼医头、脚痛治脚”的想法，而是通盘谋划全面治理，把综采工作面受飞矸威胁的区域按人员活动区域进行动静分区，在采煤机运行区域和人员活动区域隔离开来，采煤机、刮板机、破碎转载机为机械运行区域，工作面刮板机电缆槽与液压支架之间，还有刮板机头的转载部位等为人员活动区域，在两块区域之间设立物理隔离防护带，从而保护人员和设备不受滚矸飞矸的威胁。同时在研发隔离防护装置时引入成本控制理念，用回收废弃的废料代替昂贵的防护材料，让不起眼的废料又焕发了生机，起到了点石成金的作用。

四、研发成果

根据大倾角综采工作面动静分区理念，研发出以下防治措施：

1. 刮板机电缆槽上方架设纵向柔性防护网

首先在刮板机电缆槽的外侧加工连板，对军用尼龙网进行改造，尼龙网的上端用压板和M20螺栓固定在支架顶梁的一级护板上，把军用尼龙网的下端用高强度挂钩固定在电缆槽上，形成工作面的纵向防护网。把刮板机与采煤机全部隔离在军用尼龙网里，割煤移架与架间行走的人员互不影响，把工作面纵向划分为两个独立的空间。

2、刮板机溜槽上方平行布置横向柔性防护网

为防范刮板机溜槽滚矸飞矸威胁下顺的人员设备还需要安装横向的防护网，横向防护网由平行排列的多块防护板组成，防护板可以选用废旧强力皮带制作，由两块带面组合而成，尺寸分别为3000*1000mm，1200*500mm（可根据采高、槽宽等现场条件自行裁定），把两块皮带用连板连接后，再固定在液压支架伸缩梁的千斤顶（注意油缸的防护）上，防护板随着液压千斤顶上下自动伸缩升降，而无需工人手工操作。工作面每10架（倾角越大设置越密）安装一组防护板，可有效防范、减缓自刮板机尾高速俯冲出的煤矸，编织出工作面横向的防护网。

3、刮板机头安装刚性防护板

因倾角较大，刮板机头易形成较大的飞溅，工作面下出口刮板机正对转载机靠下顺侧，采用挡煤板加高措施，在下出口后方，转载机机尾的人行通道前方设置较高的刚性挡煤板（用14#矿用工字钢焊接1200*900的加高护板），防止飞矸伤人。

五、应用效果

1、纵向军用尼龙网防护网的应用，把人员活动区域与割煤区域成功隔离开，创造性地动静分离设计提供人员安全的工作环境。

2、横向多级挡矸皮带防护网的应用，使滚落矸石的缓冲力得到了层层缓冲，降低了下落速度，使飞矸降为滚矸，滚矸经层层阻挡危险性大大降低。

3.在转载机头安装的加高防护板，挡住高速俯冲下来的煤矸，起到了良好的挡护作用。

经过反复对比试验，采取防护装置成本低廉，具有易操作、易维护和更换工艺简单的特点。检修维护防护装置不需要复杂的培训，节省出宝贵的时间可延长设备开机率，工作面推采速度恢复正常，节能降本优势明显。

六、结束语

大倾角综采工作面隔离防护装置己在陈蛮庄煤矿的3404工作面、3604工作面成功应用，实现了预期目标。大倾角综采工作面开采的安全防护工作，除了配齐防护装置，选择合理的开采工艺和严谨的风险管控也是同等重要的。