1 概況
永定莊煤業(yè)公司石炭系山4#層8106綜采工作面為該盤區(qū)首采面，在巷道掘進(jìn)1000多米時(shí)接近煤層露頭邊緣附近處，煤層傾角由緩傾斜逐漸增大到130-220，且角度變化快，呈繼續(xù)增大現(xiàn)象，為回采時(shí)開(kāi)采順利，8106工作面在煤層傾角為160處拐切巷圈工作面，工作面煤層傾角在160以上坡度有120m長(zhǎng)在開(kāi)采時(shí)為下坡段。8106工作面切巷由于在160坡上，在設(shè)備穩(wěn)裝和回采時(shí)，液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)容易下滑；順槽轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)在斜坡上也容易下滑，同時(shí)下坡期間工作面及超前支護(hù)的頂板管理等都存在不同程度的問(wèn)題，嚴(yán)重影響正常開(kāi)采，通過(guò)科技管理進(jìn)行開(kāi)采。
2 8106工作面基本情況
1.1 地質(zhì)條件
8106工作面為永煤公司石炭系山4#層工作面，工作面標(biāo)高為844～886m，地面標(biāo)高為1210～1275m，地面相對(duì)位置位于瓦溝及永定莊后溝煤礦。工作面北部未采，南部為2107巷，西部為山4#層回風(fēng)巷，上、下層間距為134.8m。由于本煤田整體為一東高西低的單斜構(gòu)造，故煤田在傾斜上高差較大，根據(jù)煤層賦存條件，設(shè)計(jì)工作面走向長(zhǎng)度為1110m，傾斜長(zhǎng)度為150m，平均煤層厚度為2.4m，采高為2.4m，煤層傾角為10～160。（工作面從切巷起往外120米范圍內(nèi)，煤層俯斜傾角最大為160，120m往外煤層傾角為緩傾斜）。
煤層頂?shù)装迩闆r直接頂為泥巖、粉砂巖，厚度1.59m；老頂為高嶺質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，厚度5.8m；直接底為泥巖、粉砂巖，厚度5.79m。
1.2 生產(chǎn)技術(shù)條件
采用MG300/700機(jī)組，ZZS5600—1.4/2.8支架，SGB—764/400運(yùn)輸機(jī)，SZB —764/132轉(zhuǎn)載機(jī)，PC—110破碎機(jī)，DSP—1080/1000皮帶。
本工作面的采煤方法為單一走向長(zhǎng)壁后退式，作業(yè)方式“四六”制，三班生產(chǎn)、一班檢修。夜班生產(chǎn)為大三班，也就是三班和四班合并為大夜班。
2 開(kāi)采技術(shù)和開(kāi)采條件下存在的問(wèn)題及管理方法
2.1 合理選擇開(kāi)采方案
采煤方法包括：回采巷道的布置和回采工作面的回采工藝。目前常有的采煤方法主要是長(zhǎng)壁式，采空區(qū)為全部垮落法。
2.2 開(kāi)采存在的問(wèn)題
山4#層8106工作面切巷在160大傾角斜坡上，工作面設(shè)備在穩(wěn)裝與開(kāi)采時(shí)都容易下滑，尤其開(kāi)采時(shí)斜坡上液壓支架支護(hù)中心發(fā)生變化，支柱向傾斜方向偏斜，當(dāng)支架前方懸空時(shí)，支架向傾斜方向偏離量增加，支架工作狀況惡化；斜坡上輸送機(jī)受本身重力、運(yùn)煤活動(dòng)、支架的推移、采煤機(jī)牽引爬行的震動(dòng)、以及工作面底板的作用和其它因素影響，支架與輸送機(jī)在推進(jìn)中互為支點(diǎn)，輸送機(jī)下滑必然導(dǎo)致支架的相應(yīng)下滑，溜槽出現(xiàn)變形，輸送機(jī)上采煤機(jī)隨著煤層傾斜方向也相應(yīng)傾斜，重心位置也偏移；以及工作面頂板跨落程度等，都影響工作面的正常推進(jìn)。
2.3頂板管理方法
為防止在工作面俯斜下坡開(kāi)采期間造成頂板垮落時(shí)推倒支架、運(yùn)輸機(jī)及工作面設(shè)備，從管理頂板防推跨型冒頂?shù)臈l件出發(fā)，結(jié)合有關(guān)單位管理頂板的有效經(jīng)驗(yàn)，山4#層8106工作面的頂板管理需注意以下問(wèn)題：
（1）根據(jù)工作面的巖性和采場(chǎng)壓力等選擇液壓支架型號(hào)；
（2）控制采高，使采空區(qū)巖層跨落后及時(shí)充填采后空間；
（3）加強(qiáng)地質(zhì)、礦壓預(yù)報(bào)的技術(shù)管理以及現(xiàn)場(chǎng)管理；
（4）抓好初次放頂，循環(huán)放頂；
（5）加強(qiáng)支架泵站和液壓系統(tǒng)的管理，提高檢修質(zhì)量，保證完好狀態(tài)，支架能夠達(dá)到額定初撐力和有效工作阻力；
（6）加強(qiáng)端頭支護(hù)和超前支護(hù)的質(zhì)量和數(shù)量，防止受采動(dòng)壓力影響，端頭和巷道頂板下沉或漏頂；
3 8106首采工作面開(kāi)采方案
（1）采煤機(jī)防滑防倒實(shí)施如下方案
①采煤機(jī)采用單向割煤，減少輸送機(jī)的下滑力，從尾向頭割頂?shù)?，從頭向尾割底刀，避免機(jī)道浮煤多，溜子不平。
②采煤機(jī)在截割時(shí)負(fù)荷大，采煤機(jī)的牽引速度控制在2—3m/min以內(nèi)，力求平衡，避免牽引過(guò)程中脈沖，采煤機(jī)過(guò)后及時(shí)推溜，靠溜子的彎曲段避免出現(xiàn)采煤機(jī)跑車事故。
③由于MG300/700采煤機(jī)能較好適應(yīng)工作面的傾角變化，工作面?zhèn)溆靡慌_(tái)液壓安全防滑絞車。
④合理控制采煤機(jī)的剎底量，根據(jù)兩巷坡度，尾部推進(jìn)，每進(jìn)一刀向下剎120mm，頭部每割一刀向下剎135mm，整個(gè)工作面形成斜下坡。
（2）工作面液壓支架的防倒防滑方式
①支架在穩(wěn)裝時(shí)，每架后部與地環(huán)用大鏈連接好，預(yù)防下滑。在開(kāi)采時(shí)，將支架與地環(huán)摘開(kāi)，支架前座箱底剎方木增加摩擦力，支架在工作中保持正確的支護(hù)狀態(tài)，與頂?shù)装逯卫喂?，防止下滑倒架，要隨時(shí)調(diào)整由于圍巖運(yùn)動(dòng)而帶來(lái)的支架偏離正確位置的移動(dòng)量，保證支架正確的空間位置和良好的支護(hù)狀態(tài)，支架由尾向頭逐架前移，要一次拉全程，避免重復(fù)支撐破壞頂板。拉架時(shí)降架高度不能大于相鄰支架側(cè)護(hù)高度的2 /3，避免由于降架過(guò)程多出現(xiàn)咬架現(xiàn)象。
②確保足夠的初撐力，加強(qiáng)支架的正常維修和預(yù)防維修，確保支架完好。
③防滑裝置為在每一架主頂梁下戧一根角度為65?的單體，采用遠(yuǎn)距離控液，以防支架在斜坡推進(jìn)中支架互相絞擠，防倒裝置為每?jī)杉苤g用牢固可靠的防倒鏈連接。
（3）工作面刮板輸送機(jī)的防滑方式
①為防止工作面輸送機(jī)下滑及推進(jìn)中將溜槽立起，在輸送機(jī)每隔一定距離安裝一組防滑千斤，一端與輸送機(jī)連接，另一端用錨鏈與支架連接。
②輸送機(jī)頭尾用大鏈和地環(huán)連接牢固，推移輸送機(jī)時(shí)先從下端后到上端，但不能同時(shí)松開(kāi)頭尾錨固裝置，移完后及時(shí)緊固。
（4）順槽轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶的防滑方式
①轉(zhuǎn)載機(jī)尾部用地環(huán)將千斤、大鏈與破碎機(jī)底部固定，利用千斤的伸縮完成轉(zhuǎn)載機(jī)行走。在轉(zhuǎn)載機(jī)尾部?jī)蓚?cè)每隔3m分別打一組地環(huán)并用鋼絲繩固定。
②皮帶尾部用地環(huán)將千斤、大鏈與破碎機(jī)固定，在皮帶兩側(cè)下坡段每隔3m分別打一組地環(huán)并用鋼絲繩固定。
（5）上下端頭、兩巷超前維護(hù)段的管理
上下端頭、兩巷單體支柱迎山支設(shè)，且防倒防墜齊全可靠，上下端頭初撐力達(dá)到90KN，兩巷超前支護(hù)段達(dá)到50KN。
（6）工作面頂板的管理
加強(qiáng)超前支護(hù)和放頂工作，工作面推進(jìn)到12m后，及時(shí)完成初放。工作面在俯斜開(kāi)采時(shí)，嚴(yán)格控制采高在2.2m以內(nèi)，以便降低采空區(qū)垮落高度，使采空區(qū)巖石能及時(shí)充填滿古塘，及時(shí)消除古塘懸板，提前松動(dòng)老頂，減弱周期來(lái)壓強(qiáng)度，防止因周期來(lái)壓催壞支架和輸送機(jī)。
（7）礦壓觀測(cè)
工作面進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，在每一個(gè)支架上安裝一塊YHB光控?cái)?shù)字壓力表，進(jìn)行液壓支架支護(hù)阻力的監(jiān)測(cè)，確保架架初撐力合格。在工作面內(nèi)設(shè)置三區(qū)五線進(jìn)行總觀測(cè)，分別安裝在工作面頭、中、尾、頭中、尾中。每一個(gè)測(cè)線支架前后柱安裝一塊礦用數(shù)字壓力表，由專職工人在檢修班觀測(cè)工作面支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)，每天將礦壓數(shù)據(jù)采集到地面，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析和數(shù)據(jù)處理。
觀測(cè)內(nèi)容有初撐力、工作阻力、頭尾進(jìn)度、泵站壓力、乳化液配比、機(jī)道頂板、古塘垮落、煤壁片幫、端頭支護(hù)、超前壓力、端面距、巷道頂板變化情況等內(nèi)容。
工作面至開(kāi)采完畢，直接頂初次垮落步距為19米。周期性來(lái)壓共15次，來(lái)壓步距變化在50—40m之間，平均47m。來(lái)壓顯現(xiàn)明顯。工作面來(lái)壓前，工作阻力4442.5KN，來(lái)壓后最大工作阻力5508.1KN，老頂來(lái)壓后每隔3-8天出現(xiàn)一次P-T曲線出現(xiàn)二次增阻，安全閥開(kāi)啟。周期來(lái)壓，來(lái)壓期間煤壁片幫最深0.3—0.5m。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為是由于該面在回采過(guò)程中，采空區(qū)頂板巖層結(jié)構(gòu)經(jīng)歷穩(wěn)定—失穩(wěn)定—再穩(wěn)定的周期，導(dǎo)致周期來(lái)壓，工作面頂板顯現(xiàn)明顯。
4 推廣大傾角工作面俯斜的開(kāi)采工藝和方法
大傾角俯斜工作面在穩(wěn)裝設(shè)備和開(kāi)采時(shí)，采用以上管理方法，工作面實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，工作面從投產(chǎn)到下到坡底僅用20天順利推進(jìn)120m大傾角俯斜開(kāi)采，回收煤炭5.8萬(wàn)余噸，到達(dá)緩傾斜煤層，初放及回采期間，沒(méi)有發(fā)生冒頂、倒架事故，安裝的防滑防倒設(shè)施效果非常好，從設(shè)備穩(wěn)裝到操作使用，科學(xué)合理，安全可靠，非常適用于井下大傾角煤層的回采工作面開(kāi)采，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，其開(kāi)采工藝和方法完全可以推廣到以后類似工作面的開(kāi)采。
作者簡(jiǎn)介：
馬建雄，男，1963年出生，1988年畢業(yè)于原大同礦務(wù)局工大，助理工程師，現(xiàn)在同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司技術(shù)科副科長(zhǎng)，一直從事技術(shù)管理工作。
