大倾角煤层智能化工作面回采技术研究

大倾角煤层智能化工作面回采技术研究
发布时间：2023-02-20T01:16:46.129Z 来源：《中国科技信息》2022年19期作者：张丰
[导读] 淮北矿业股份有限公司袁店二井煤矿1034智能化综采工作面是袁店二井煤矿首个智能化工作面,所采煤层属于大倾角煤层，张丰
淮北矿业集团有限责任公司袁店二井煤矿，安徽涡阳 233665
摘要：淮北矿业股份有限公司袁店二井煤矿1034智能化综采工作面是袁店二井煤矿首个智能化工作面,所采煤层属于大倾角煤层，1034智能化工作面通过借鉴淮北矿区大倾角煤层及智能化开采经验，结合自身实际，优化工作面设计，合理选型设备及配置，加强现场管理，大大提高了大倾角智能化生产效率，为以后类似条件下的安全高效回采积累了可供借鉴的技术管理经验。

关键词：大倾角；智能化；防滑；管理
0.引言
近年来，由于煤炭的高强度回采，淮北矿区可采资源的开采条件变得越来越复杂，技术要求越来要高，对复杂的地质条件下煤炭高效安全回采技术研究是矿区未来几十年可持续发展将要面临的挑战。

通过对袁店二井煤矿1034智能化综采工作面的回采过程中的不断摸索与实践，总结出了一套在设备选型、设备防滑防倒、顶板管理、智能化控制，工作面防飞矸等方面的技术经验和措施办法。

1.工作面概况
袁店二井1034工作面东起83采区上山，西至1034F11正断层煤柱线；南邻1032工作面（尚未开采），北邻1036工作面（尚未开采）。

该工作面煤层厚度为1.6～3.4m，平均厚度为2.8m；煤层结构简单，赋存稳定；直接顶岩性为粉砂岩，厚度为1.67～10.45m，平均厚度为6.06m，顶板较硬；工作面煤层倾角为15～23°，平均18°；面内地质构造简单。

根据巷道实揭、三维地震资料及槽波地震勘探解释分析，共有9条断层和3个构造异常区对回采有一定影响。

2.设备选型
根据工作面生产实际及煤层赋存条件，借鉴兄弟矿井生产经验，深入了解智能化综采工作面综采工艺核心技术，结合集团公司设备现状，确定了1034工作面智能化工作面的设备配套方案，主要机电设备及技术特征见表一。

通过此套智能化设备配套，工作面在生产中可以实现以下功能：
（1）采煤机具备滚筒截割路径记忆、位置定位、远程控制、姿态控制的功能。

（2）液压支架配备电液控制系统，能够跟随煤机在工作面范围内完成支架的伸缩护帮、移架、推溜、喷雾降尘等动作，具备远程控制、支架状态在线监测功能。

（3）乳化液泵站具有流量调节功能，实现高压自动反冲洗、自动配比补液，乳化液浓度监测的功能。

（4）综采工作面液压支架矿压监测并时时上传矿压监测数据的功能。

（5）综采工作面设备实现集中、就地和远程控制功能。

综采工作面“三机”协同控制，主要生产设备能够实现一键启停功能，并且能够完成对各部设备的监控、控制及故障诊断。

（6）刮板输送机及转载机实现了智能变频调速控制的功能。

（7）电液控制系统能够实现支架初撑力自动补液功能，当工作面初撑力低于设定值时，能够自动进行补液，保证工作面初撑力符合要求，提高顶板支护质量。

（8）实现后运系统的集中控制与远程控制，通过布置在机巷的集控中心能够实现对机巷3部皮带机的视频监控、集中控制、一键启停及分机控制的功能。

（9）地面调度指挥中心集中控制系统，通过矿井以太网实现地面集控中心对工作面各设备远程监控、控制与显示。

3.智能化设备的保护
工作面正常回采时，必须要加强对智能化设备的保护，才能保证工作面职能设备的正常运行与使用，实现智能化回采。

在智能化设备保护方面的主要采取以下措施：一是在安装期间将液压支架架间电液控制系统的线缆提前用风带进行捆扎保护并布置在液压支架立柱前
方，避免拉移支架时，老塘窜矸砸伤、掩埋损坏线缆，保证电液控制系统的正常运行。

二是在工作面过构造需爆破时，提前用废旧皮带等将爆破地点上下10架范围内的线缆、摄像头、各感应器等智能化设备进行保护，液压支架护帮板回收至45°，坚持放小炮等方法，防止因爆破而损坏智能设备。

三是正常回采期间，加强对智能化设备的预检修，发现问题及隐患时应及时处理，严禁带病作业。

4.设备防滑 4.1 刮板输送机防滑
由于工作面的倾角较大，刮板运输机在回采过程中容易下滑，使刮板运输机机头与机巷转载机不能合理搭接，导致刮板输送机拉回头煤，严重时可能会造成刮板输送机断链条事故的发生，从而直接影响工作面的正常回采。

为有效防止刮板输送机的下滑，采取了以下措施：一是1034工作面切眼设计时提前控制，即切眼按倾角6～8°伪倾斜1°的原则，机头超前机尾布置切眼方位；二是在回采过程中随时密切关注并掌握刮板输送机机头与机尾的相应位置，安排技术员每班观察和测量机头超前机尾的数值量、以机巷中线为参考基准刮板输送机机头至中线的距离和工作面支架推移杆的状态等提前预判刮板输送机下滑的趋势。

当发现刮板输送机有下滑趋势时，可以通过机头拉大茬甩采、单向下行割煤、单向上行推溜的方式及时控制刮板输送机的下滑，保证其与转载机的合理搭接。

4.2 液压支架防滑防倒
由于工作面倾角大，支架在拉移过程中极易出现歪斜、不垂直煤壁的现象，如果不及时调整，则会造成推移杆等支架部件的损坏，从而不利于工作面顶板的管理，存在安全威胁。

为控制液压支架歪斜现象的发生，主要采取了以下措施：一是硐硐调整液压支架的状态，保证液压支架动态达标，初撑力符合要求，控制工作面的采高在液压支架适应范围内。

二是拉移液压支架时，规范移架的操作顺序，大倾角工作面，规范操作是确保液压支架正规状态的关键因素，移架时，采用带压移架，充分利用侧护板及底调千斤顶及时调整支架。

三是工作面俯采时，要始终保持液压支架稍微抬头的状态，能够有效的保证液压支架与顶板的充分接触，有效支护顶板。

通过以上三种方法，1034工作面在回采过程中从未发生液压支架歪架、倒架的现象。

4.3 采煤机电缆防滑
工作面采煤机下行通过倾角较大的地段时，极易出现采煤机电缆的放大滑事故，如果不采取有效措施，将会造成电缆的损坏及人身的安全威胁，影响安全高效生产。

针对1034工作面的实际情况，分析制定了以下两种防范措施，并取得了良好的效果。

一是安排专人在煤机下行时跟随煤机全程看护、整理电缆夹板，及时将电缆夹板整齐并放置到电缆槽内，二是安排专人跟随下行的采煤机用吊带将电缆夹板与电缆槽分段栓挂，跟机看护电缆夹板的人员根据采煤机的下行情况提前倒换栓挂点。

三是在刮板输送机电缆槽底部铺装废旧胶带，并将废旧胶带与电缆夹板接触面人为加工沟槽增加电缆夹板下滑的摩擦力。

5.顶板管理 5.1 强制放顶 1034工作面所采煤层为10煤，煤层顶板直接顶岩性为粉砂岩，厚度为1.67～10.45m，平均厚度为
6.06m，顶板较硬，根据经验分析，为了1034工作面回采后采空区的顶板能够及时正常垮落，避免造成采空区悬顶区域较大，在切眼安装完成后对老塘侧顶板及煤壁侧支架顶梁斜上方顶板进行浅孔欲裂爆破，爆破方式为每10架为一组，自下向上，分组装药，分组起爆，炮眼布置如图1。

通过对采空区的强制放顶，工作面推进9m时，采空区全部垮落，达到了预期的效果。

5.2 正常回采期间顶板管理
正常回采期间，保证工作面顶板的支护质量，控制好顶板是保证工作面正规循环作业的必要条件，因此在回采期间，必须加强工作面的顶板管理。

一是确保支架的初撑力始终符合要求，乳化液泵站的输出压力不低于30Mpa，浓缩液配比1%～3%，加强整个液压系统及液压支架的日常检修维护，坚决杜绝生产期间乳化液泵站供压不足、液压支架自动卸载等情况。

二是当工作面遇地质构造，煤层顶板不稳定时，及时拉超前架打开护帮板，使支架顶梁及护帮板紧贴煤壁。

三是分段追机移架，最大程度减少空顶时间和范围。

四是坚持带压移架。

五是上、下隅角坚持退锚，两巷超前管理段支护有效。

6.工作面防飞矸管理
当工作面倾角大于20°时，为有效防止生产期间飞、滚矸石砸伤人员、损坏设备以及行人安全需采取有效的防护措施。

一是在刮板输送机与机道之间加设一道全断面全封闭的柔性防飞矸网，防飞矸网的尺寸根据工作面的采高来确定，防飞矸网上部生根在支架顶梁上，下部生根在电缆槽上，工作面割煤及移架、清理时严禁掀开防飞矸网。

二是在运输机机头加设一块10mm厚钢板，上端固定在端2架顶梁上，下端固定在转载机下帮溜槽站帮内侧，防止出煤期间，飞矸伤人。

三是在工作面倾角大的地段，每架顶梁下方栓挂一根手扶安全绳，当人员在面内通过时，可预防人员滑倒摔伤事故的发生。

四是在刮板输送机机头端2架与面内第一架支架之间及机尾最后一架加设一块厚10mm的钢板，以防止拉移液压支架时老塘窜矸伤人。

7.结束语
通过对1034智能化综采工作面回采的总结，并在生产实践中不断摸索应用，成功研究出一套适合大倾角智能化工作面综采工艺，为袁店二井煤矿后续类似条件下，在智能设备选型与控制，设备防滑防倒、顶板管理、工作面防飞矸等关键技术和措施方法方面积累了技术基础和实践经验，为实现安全高效生产提供了保障。

参考文献：
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作者简介：张丰（1984-）,男,汉族,安徽淮北人,助理工程师，本科，Tel:157****3691。