松軟厚煤層大傾角綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采

1 工作面基本情況
　　9-301綜放工作面位于9#煤一采區(qū)，受斷層（H=11.8m）影響，共施工了兩個(gè)切巷，其中第一切巷長(zhǎng)度121m，1#-72#架段平均坡度36°，其中50-65#架坡度達(dá)45°，9-101工作面煤層厚度11.8m。直接頂巖性為4-7m厚的L1灰?guī)r、硬度5（f），直接底為0.5-2m厚的泥巖、硬度3（f），老底為細(xì)粒砂巖及砂質(zhì)泥巖，硬度3-5（f）。
　　以往專(zhuān)家學(xué)者對(duì)類(lèi)似于我礦9-301綜放工作面大傾角開(kāi)采技術(shù)的研究甚少，目前尚無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。為此，我礦圍繞9-301大傾角綜放工作面采煤技術(shù)這一核心問(wèn)題，通過(guò)對(duì)“三機(jī)”下滑原因、支架傾倒影響因素和“三機(jī)”的受力研究分析，找出“三機(jī)”下滑、傾倒產(chǎn)生的原因，并從礦山壓力影響、設(shè)備配套、工作面?zhèn)涡眳?shù)、刮板機(jī)的推移順序、移架方式、排頭支架的控制、采煤機(jī)截割方式、放煤方式等方面入手，提出相應(yīng)技術(shù)措施，達(dá)到防止控制設(shè)備上竄下滑、支架倒架咬架及保證頂板安全的目的，并總結(jié)各項(xiàng)技術(shù)措施的成功經(jīng)驗(yàn)，以便進(jìn)行應(yīng)用和推廣。
　　2 支架傾斜、下滑、失穩(wěn)原因分析
　　2.1 煤層傾角
　　工作面煤層傾角較大，支架重力的作用線超出支架底座寬度邊緣，若支架架間出現(xiàn)間隙，便會(huì)向下傾倒，傾角越大，支架重心偏移越遠(yuǎn)，支架越不穩(wěn)定。此外因煤層傾角較大，頂板移動(dòng)方向偏離煤層頂?shù)装宓姆ň€方向，對(duì)支架形成一個(gè)向下的分力，也會(huì)使支架傾倒。
　　2.2 頂板穩(wěn)定性
　　大傾角綜放工作面的頂板（煤），不僅受支承壓力的作用而變形破壞，而且受傾斜方向重力分力的作用。因此大傾角煤層的頂板不是沿法向移動(dòng)，而是沿一條逐漸接近重力作用方向的曲線移動(dòng)，頂板越不穩(wěn)定，其移動(dòng)曲線偏離法線越遠(yuǎn)。頂板移動(dòng)的切向分量對(duì)支架產(chǎn)生側(cè)向力可能導(dǎo)致支架傾倒，頂板運(yùn)動(dòng)方向與煤層方向夾角的變化對(duì)支架抗倒能力的影響是顯著的。
　　2.3 支架結(jié)構(gòu)
　　放頂煤工作面液壓支架結(jié)構(gòu)不同于綜采掩護(hù)式液壓支架，支架重心偏向尾梁一側(cè)，工作面在推進(jìn)過(guò)程中，支架尾梁出現(xiàn)下擺情況，造成支架前梁上擺、前溜上竄，頂板破碎處支架失穩(wěn)、傾斜，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)倒架、咬架情況。
　　2.4 控制方法
　?、僦Ъ艿母倪M(jìn)。對(duì)比原支架新增加前梁側(cè)護(hù)，可有效控制架間漏矸，特別是頂板破碎是，可避免前梁上方頂煤大范圍漏空;支架底座側(cè)推油缸由單油缸改為雙油缸，并加大了缸徑，便于支架靠架使用;
　　②排頭架的控制，拉移時(shí)單體柱配合戧架防滑、防傾斜。工作面機(jī)頭段相對(duì)平段的留設(shè)，機(jī)頭段15m范圍內(nèi)層位調(diào)整相對(duì)比工作面其它坡度減小，已提高工作面排頭架的穩(wěn)定性，防止從機(jī)頭開(kāi)始支架失穩(wěn)整體下滑;
　　③泵站壓力由30MPa提高到34MPa，使得工作面支架油缸動(dòng)作加快，支架初撐力提升至26MPa，能快速達(dá)到工作阻力，更有利于頂板支護(hù)及設(shè)備防滑;
　?、苤Ъ艿睦粕稀＠軙r(shí)采取兩人配合操作，一人負(fù)責(zé)降架拉移，另一人負(fù)責(zé)操作下方支架側(cè)推油缸進(jìn)行靠架，控制上方支架底座下滑，防止形成支架傾斜及無(wú)間隙夾死，支架間隙較影響拉移時(shí)需使用單體柱靠架調(diào)整。
　　3 溜子上竄下滑控制
　　3.1 輸送機(jī)上竄下滑原因分析
　?、僦亓υ蛞鹣禄?dāng)煤層傾角達(dá)到一定角度時(shí)，就有可能因自重而下滑。從靜力學(xué)的角度考慮，對(duì)于運(yùn)輸機(jī)不產(chǎn)生下滑的條件為：
　　f GcosA≥GsinA
　　式中：G-輸送機(jī)重量;A-煤層傾角;f-摩擦系數(shù)。
　　則：
　　tgA≤f A≤arctgf
　　一般來(lái)講，金屬與煤層底板之間的摩擦系數(shù)為0.35～0.40，相應(yīng)的摩擦角為18°～20°。由于工作面常有油污、浮煤、淋水以及降塵灑水，可使摩擦系數(shù)進(jìn)一步降低，所以當(dāng)煤層傾角為12°時(shí)，由于輸送機(jī)的自重就有可能產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。
　　②推移不當(dāng)、次數(shù)過(guò)多的從工作面某端開(kāi)始推移;
　?、圯斔蜋C(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾搭接不當(dāng)，導(dǎo)致輸送機(jī)底鏈反向帶煤，或者底板沒(méi)割平或移輸送機(jī)時(shí)過(guò)多浮煤及硬矸進(jìn)入底槽，導(dǎo)致底鏈與底板摩擦阻力過(guò)大，均能引起輸送機(jī)下滑，多數(shù)情況下是這幾種因素綜合作用的結(jié)果;
　　④工作面?zhèn)涡苯钦莆詹缓?，造成前部運(yùn)輸機(jī)上竄或下滑;
　?、菀簤褐Ъ艿南禄瑫?huì)帶動(dòng)運(yùn)輸機(jī)下滑。
　　3.2 控制方法
　?、倏刂乒ぷ髅鏅C(jī)頭排頭架與正巷回采幫相齊，拉移時(shí)進(jìn)行單體柱在戧架防滑，始終控制支架垂直于煤壁，出現(xiàn)前梁上竄下滑時(shí)及時(shí)靠架調(diào)整;拉移支架后必須將初撐力升夠，防止推移溜子時(shí)推移梁引起支架底座下滑。
　　②偽斜的調(diào)整。通過(guò)調(diào)斜根據(jù)工作面實(shí)際情況，采取多推機(jī)頭或機(jī)尾的方式調(diào)整正巷超前副巷距離，采煤推2-3次機(jī)頭或機(jī)尾走1-2回通刀，始終保持機(jī)巷超前風(fēng)巷5-8°。日常通過(guò)支架推移梁與底座間隙判斷是否有下滑趨勢(shì)，及時(shí)通過(guò)靠架及調(diào)斜來(lái)調(diào)整。后刮板機(jī)防滑方面主要采取調(diào)整拉移鏈在支架上下的連接位置進(jìn)行控制。
　　3.3 頂板的控制
　　采高的控制在2.8m-3.1m，降低支架中心的同時(shí)，提高支架穩(wěn)定性，同時(shí)也可以減小煤壁片幫;割煤時(shí)采取緊追前滾筒拉架，滯后不得超兩架，出現(xiàn)拉架無(wú)法緊跟機(jī)組時(shí)，采煤機(jī)司機(jī)必須停機(jī)等待，頂板破碎區(qū)域采取割一架拉一架的方式，保證及時(shí)支護(hù)頂板。在支架初撐力的管理上，班中再進(jìn)行一次巡查補(bǔ)液，再是支架頂梁側(cè)護(hù)板錯(cuò)茬的的管理嚴(yán)禁錯(cuò)茬超規(guī)定，支架出現(xiàn)歪斜時(shí)及時(shí)單體柱靠架調(diào)整，以保正支架支護(hù)質(zhì)量。
　　頂板破碎區(qū)域的管理上。在超高區(qū)域采取鋪設(shè)雙層菱形網(wǎng)，施工超前拖頂錨索進(jìn)行控制頂板，采煤機(jī)割煤時(shí)，采取低速掃底刀的方式，將工作面采高控制在2.8m-3m，滿(mǎn)足采煤機(jī)能正常通過(guò)及支架正常拉移即可。采取追機(jī)帶壓擦頂移架，并采用支架側(cè)護(hù)板油缸及底座側(cè)推油缸供液進(jìn)行靠架調(diào)整支架間隙;端面距超規(guī)定后及時(shí)超前拉架，無(wú)法超前拉架時(shí)將支架前梁插板伸出，或使用護(hù)幫板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，防止發(fā)生漏頂事故。
　　3.4 采煤機(jī)防滑
　　采煤機(jī)能適應(yīng)<35°傾角，工作面坡度超35°時(shí)采煤機(jī)采取下行割煤防滑，拖纜采取在副巷超前外安裝28T回柱絞車(chē)不帶電進(jìn)行下放。
　　3.5 防竄矸方面
　　采取支架前立柱前方掛φ6mm鋼絲繩擋矸網(wǎng)，機(jī)頭1#-10#支架段再采取φ26mm鋼絲繩及拉后溜鏈配合編制擋矸網(wǎng)，已應(yīng)對(duì)竄矸對(duì)支架管路及電纜的沖擊，在前溜機(jī)頭處1#端頭架頂梁吊掛鋼板進(jìn)行擋矸，防止矸石竄至行人側(cè)。前溜運(yùn)行期間嚴(yán)禁人員從機(jī)頭作業(yè)及通過(guò)。