大坡度俯采综放关键技术研究-山西煤炭建设网

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1、文章编号：大坡度俯采综放关键技术研究刘福贵(1.中煤平朔集团井工三矿，山西朔州036800)摘要：为了研究大坡度综放工作面俯采放顶煤技术，在平朔井工三矿34201工作面进行现场试验，得出加高煤壁侧机组滑靴30mm，可减少机组向煤壁倾斜的角度；俯斜工作面前方支承压力峰值点的位置背向着煤壁自由面方向内移，俯角越大内移越明显，越有助于煤壁稳定性的提高；俯采角度越大，片帮深度越小；总结出一整套控制片帮、冒顶、防止设备下滑、防窜矸的关键控制技术，对大坡度综放工作面安全高效开采具有重要意义。关键词：大坡度；俯采；

2、综放工作面中图分类号：TD32文献标识码：B大倾角综放俯采的关键技术是控制顶帮，防止片帮冒顶。俯斜工作面的支架有向前倾斜的趋势，有较强的指向煤壁的水平工作阻力，给顶煤施加了挤压力，减少了顶煤受到的拉应力，增加了端面煤的自稳能力。而顶板产生的向煤壁的分力，会使煤壁极易片帮，如果片帮得不到控制，则顶板在片帮后产生局部顶板压力过大给支护带来困难。当工作面过地质构造带时，顶板的变形和破坏是一个极其复杂的力学过程，松软破碎顶板易发生端面冒顶事故，端面冒顶的实质就是支架前方顶板的破碎失稳所致[1,2]。工作面设备

3、尤其是液压支架的稳定性是大倾角综放工作面成功开采的关键，液压支架的稳定性是影响大倾角综放面安全高效生产的重点和难点[3-4]。随着工作面倾角的增大，支架重力和顶板压力沿切向分力增加，沿法向分力减小，即引起支护系统失稳的外载荷变大，而利于其保持稳定性的工作载荷变小，导致工作面支架倾倒、下滑、挤架等事故频发[6]。除此以外，采煤机曲线齿轮防止咬输送机和煤机翻倒与钻帮；防止窜矸也是生产中必须解决的实际问题[7-9]。平朔井工三矿地处宁武煤田的边缘，地质条件复杂，受断层、风氧化带、陷落柱、角砾岩侵入影响较大，

4、二采区受东坡向斜的影响，走向坡度较大，局部甚至超过20°，对采掘过程造成极大的困难。1地质条件34201工作面为平朔公司井工三矿4煤二采区首个工作面，煤层总体赋存稳定，埋深165m～276m。工作面面长300m，走向长度1792m，受东坡向斜影响，煤层倾角为2°～17°，平均9°，工作面坡度较大，目前以16°俯采回采，开采方法为倾斜长壁后退式开采。工作面煤层厚度在11.03～13.80m之间，平均厚度11.83m，为特厚煤层，可采储量560万吨。直接顶板为4.93米的厚层状砂质泥岩，老顶为6.42m的

5、K3砂岩。采用倾斜长臂采煤法，放顶煤一次采全高，全部垮落法处理顶板，工作面巷道布置和煤层赋存如图1所示，工作面设备如表1所示。（a）工作面巷道布置图（b）34201工作面辅运巷剖面图（c）工作面剖面图图134201工作面巷道布置和煤层赋存情况表1设备型号及有关参数设备名称型号有关参数电牵引采煤机SL-7501474KW放顶煤液压支架ZFY12000/23/40D支护强度1.25-1.27MPa过渡支架ZFYG12000/23/40D支护强度1.24-1.26MPa排头支架ZFP11000/25/40D

6、支护强度1.02-1.06MPa端头支架ZT27600/23/40D支护强度0.53MPa超前支护ZFDC10300/25/43D支护强度0.1MPa前部可弯曲刮板输送机SGZ1000/2*1200机头1000KW机尾1000KW后部可弯曲刮板输送机SGZ1200/2*1200机头1000KW机尾1000KW破碎机PCM400400KW顺槽刮板转载机SZZ1200/700700KW胶带机自移机尾ZY23004*630KW2机组割煤困难由于工作面俯斜角度较大，机组失去平衡，重心倾向煤壁，增加了机组牵引阻

7、力，降低了牵引有效功率，造成经常出现牵引困难或不牵引的现象。采取措施：加高煤壁侧机组滑靴30mm，减少机组向煤壁倾斜的角度，降低机组的牵引阻力。采煤机机体歪斜，横向稳定性差。采煤机在俯斜工作面中工作时，机身和滚筒重力对位于运输机靠采空区侧的导向装置0点产一个转矩（如图2）。而滚筒在截割中的轴向阻力和滑靴反力对0点则产生一个反转矩，同时机身和滚筒重力沿煤层层面的合力有使采煤机滑向煤壁的趋势，这个力由导向装置、煤壁和运输机各部件的摩擦阻力相平衡。由此可见，采煤机在俯斜倾角较大工作面工作时，向煤壁侧的转矩和

8、沿煤层的分力，对导向装置产生有害的影响。此外，由于运输机向煤壁侧倾斜，采煤机滚筒装货效果较差，运输机撤落煤量较多，机道中余煤较多，造成采煤机多次往返扫浮煤，又由于运输机中部槽沿工作面底板倾斜放置，中部槽上的煤使得运输机所受的载荷不够均衡，再加上运输机链条的自重作用，使下帮的载荷链负荷增大。因此，必须控制好采煤机的牵引速度，并适当调整和改变割煤工艺，从而增加采煤机的开机率。图2大坡度俯采采煤机割煤受力示意图3煤壁顶板稳定性分析3.1片帮冒顶机理当工作面直接