煤矿综采大倾角仰采探索及研究

煤矿综采大倾角仰采探索及研究

冯健

中煤平朔集团有限公司井工三矿 山西省朔州市 036800

摘要：大倾角仰采是煤矿综采生产的重要技术，其对于煤矿开采生产的效率和安全具有深刻影响。本文在阐述煤矿综采大倾角仰采特征的基础上，就大倾角仰采生产的关键技术和应要点展开分析。期望能进一步提升大倾角仰采技术应用水平，保证煤矿综采效率，促进煤矿采矿生产工作的有序开展。

关键词：煤矿；综采生产；大倾角仰采；技术要点

前言

煤矿资源在现代工业生产的重要资源，其对于整个社会的经济发展具有至关重要的作用。在煤矿企业生产中，开采技术的应用直接关系着煤矿的生产效率与安全，与煤矿综采俯采相比，大倾角仰采在生产方式、控制要点等层面均有较大差异性。为进一步提升煤矿综采仰采施工质量，需重视大倾角仰采技术要点的系统把控。

一、煤矿综采大倾角仰采技术特征

作为煤矿综采生产的重要方式，大倾角仰采技术的应用与矿井煤层赋存条件有较大关系。在煤矿实际生产中，部分矿井的采区需要按照煤层的走向布局，基于这一需要，在特定开采工作面需要采用大倾角仰采生产工艺。相比于俯采生产方式，煤矿综采大倾角仰采技术的应用具有以下特征：一方面；采用仰采施工工艺，能充分满足煤矿生产需要，其能在考虑矿井煤层赋存条件的基础上，合理规划化布局矿井结构，最大限度的采集煤炭资源。另一方面，与煤矿俯采施工相比，仰采施工的安全问题较多，如在顶板及煤壁采集管理中，一旦顶板破碎或采高较大，则煤矿发生冒顶和片帮的概率较高；同时在仰采作业中，瓦斯容易进入工作面，这增加了采矿的风险项；此外仰采不仅会降低采煤的回收率，而且容易造成矿坑涌水。基于此，在综采面大倾角仰采施工中，还应注重大倾角仰采技术要点的系统把控^[1]。

二、大倾角仰采生产关键技术

（一）顺槽超前支护技术

采用大倾角仰采生产技术开采煤炭资源时，除采动压力外，仰采角度也会对矿井支付造成影响，导致矿井支护发生变形。受此影响，工字钢梯形棚会发生受力作用，并逐渐出现朝下赶棚问题，另外顺着仰斜角度，柱腿也容易下滑倾斜，这对于巷道人员通行、通风造成较大影响。对此，在综采面大倾角仰采施工中，应重视顺槽超前支护技术的应用。该技术下，应不断地增加断面，同时应完善扩帮与替棚，尤其是在替棚支护中，应重视木梁的规范使用，要求替棚实际长度高于工字钢梁，这样不仅能增加支护角度，而且能有效提升巷道支护的初撑力^[2]。要注意的是，针对替棚木梁超过工字钢梁的问题，应注意增加钢棚叉角，保证整体质量完整、合理。

（二）综采装置配套应用技术

基于大倾角仰采技术进行综采生产时，还应注重综采装置的配套使用。一方面，应重视采煤机割煤技术的应用，要求建设采煤割煤支架，然后通过输送机直推采煤机割煤设备，该过程中，应做好输送机上漂角度控制，确保上漂角度整体偏小；且在改变部分底板时，应做好台阶切割，满足输送机平直运输需要。同时在输送机平直控制中，还应注意提升割三角煤长度以及输送机推移长度，并尽可能的增大输送机的弯曲长度。另外应注意顺槽输送机和采面输送机的有效搭接，要求两者搭接有利于采煤作业开展，且不会造成输送机链子断裂。另一方面，在综采装置配套应用技术下，还应在双销轴十字头的作用下，实现液压支架和输送机的有效链接。仰采施工中，应最大限度保证煤壁以及支架平直，确保输送机上漂角度相同。当仰角较大时，还应对采面架角进行调整，适当增加采角支架的上仰角度，该操作通过千斤顶完成，并且在千斤顶顶起后，应利用下垫枕木的方式及进行架角的升紧和铺垫。

（三）较大角度仰采技术控制

随着综采仰采角度的增加，采矿作业的难度增大，危险性增高；对此应重视较大角度仰采技术的有效控制。其一，应重视推进台阶式技术的应用，该方法要求在采矿中逐步提升台阶，这能为输送机、采集切割机的顺利推进创造良好平台。其二，随着台阶高度的增加，输送机顺推阻力会逐渐增大；此时需要在顶梁上分段安装千斤顶，在今后开采中，可按照打开推移操作手把、供液千斤顶推移的方式进行输送机推进控制，满足实际生产需要。在该过程总，应重视煤壁侧翘问题的控制。其三，一旦输送机被全部推送到台阶上，还应重视木板的普铺设，确保机身的安全性。

三、大倾角仰采生产技术应用要点

（一）加强仰采安全管理

大倾角仰采生产安全问题较为突出，在综采施工阶段，应重视仰采安全的系统管理。一方面，应做好破碎煤层、顶板的系统处理，减少冒顶和片帮问题的发生。另一方面，仰采生产中重视采高控制，要求在考虑煤层顶板高度的情况下进行割煤处理，避免发生挑顶等问题。此外，在开展煤壁工作时，需结合伞檐超出要求问题，做好敲帮问顶技术管理，消除煤壁片帮危险，最大限度地保证煤矿综采的安全性。值得注意的是，为提升大倾角仰采生产技术应用水平，保证煤矿生产安全，还应注重专项安全技术措施的应用。如合理利用人工干预方法预防液压支架倾倒问题，并消除工作面头尾产生的落差倾角。另外在工作面开采中，进行切割机截割、行走速度控制，避免大块煤掉落引起的安全问题。

（二）工作面应力控制

随着大倾角仰采生产的推进，矿井围护结构的应力分布情况会发生变化，即随着切割眼的扩大，煤矿的压力拱会随之消失；此时工作面前方区域会出现支承带，且该支承带具有较大的压力存在。结合仰采施工过程可知，这些支承压力带多处于工作面前2~45m，有的支承带位于工作面前100m^[3]。在这些支承带中，最大支承带与采煤工作面的距离多保持在5~15m。在工作面后方，随着采空区充填物压实程度的提升，其也会出现一定的支承带。值得注意的是，煤矿开采的工作面处于持续变化桩体，这使得两个前后支承带的位置也在随着变动。另外，在采煤工作面上下两煤柱中，工作面前方的支撑压力与分布特征基本一致，当开采一段距离后，区段煤柱的顶板会垮落，其支撑压力也会随之消失。基于此，在采矿生产中，需结合这些应力变化灵活开展支撑，并做好采矿推进速度的系统控制。

（三）工作面顶板管理

综采面大倾角仰采施工中，顶板发生垮塌的概率较高，故而好需要进行工作面顶板的系统管理。首先，应对大倾角仰采的液压系统进行优化和维护，以此来避免冒、跑、滴等等问题的发生。与此同时，需拉拉直升工作面支架，要求支架紧接顶板保证支撑效果良好。在支架支撑力控制中，需将初始支撑力控制在24MPa以上，严禁支架支撑中出现咬架与倒架问题。其次，在两顺槽超前支护中，需对其支护单体进行优化控制，要求支护单体打在实底上，同时要求三用阀的注液嘴与顺槽保持平行状态，而在注液口朝向调整中，需将所有注液口调整至朝着落山的方向。最后，加强两顺槽回撤支护的系统管理，这些顺槽回撤支护不仅要工序衔接合理，而且在上、下端头放顶线控制中，需确保与工作面放顶线保持一致；此外应保证工作面顶板单体支柱的支撑力不小于设计值。值得注意的是，采矿和施工中，工作面顶板难免出现垮塌问题，这是引起片帮乃至整个工作面的破碎变化，对此需提前带压擦顶移架，实现顶板的有效支护。

大倾角仰采技术对于采煤工艺的完善具有深刻影响。新时期，人们只有充分认识到大倾角仰采生产技术特征，在采煤生产中加强技术要点控制，并做好该技术使用过程的安全支护管理，才能有效地提升大倾角仰采技术应用水平，提升煤矿采煤效率与安全性，促进煤矿企业的持续、稳定发展。

参考文献

[1]李治华.厚煤层大倾角仰采与坚硬顶板切顶预裂控制研究[J].能源与节能,2020,(3):104-106

[2]赵宏涛.皮带运输机、转载机在大倾角仰采工作面的改造与应用[J].科技风,2019,(11):183.

[3]胡鹏飞,李爱强,赵建军.大倾角大采高综采关键技术研究及探索[J].内蒙古煤炭经济,2019,283(14):79-81.