采矿新技术

(5) 增大采煤机牵引部 的传动比。这样做虽然使采 煤机最大牵引速度有所降低， 但却增大了采煤机牵引扭矩， 便于采煤机向上爬坡； (6) 煤机采用遥控，最 好装配四象限运行的变频调 速器；
(7) 刮板输送机采用准双 边链为宜； (8) 刮板输送机应以长 推溜杆与支架底座配合的方 式防滑为主，以千斤顶通过 链条斜拉溜槽的方式防滑为 辅；
（2） 拉架推溜
采用由下向上拉架推溜，这样 有利于防支架倒滑，并且由下向上 推溜可使溜子上窜，对防溜子下滑 有利。拉架时要严格控制相邻支架 顶梁高差小于顶梁高度的三分之一， 否则，易发生咬架或背架事故。
(3) 放煤
放煤时易出现支架失稳，因此要 严格制定放煤顺序和轮次并控制放煤 量，一般采用由下向上间隔多轮的方 式适量放煤。若支架不失稳时，见矸 关闭放煤口，否则，应提前关闭放煤 口。若支架因由下向上放煤出现较大 的失稳时就要改为从上向下顺序少量 放煤。放煤步距一般为 1.2m ，若支架 因放煤出现较大的失稳时就要暂停放 煤或增大放煤步距。
5 工作面设备 防滑防倒
(1)液压支架防倒防滑 (2)输送机防滑 (3)采煤机防滑
当煤层倾角大于 12°，工作 面设备一般应加装防滑装置，并 采取相应的工艺措施。 （1）液压支架防倒防滑 从采煤工艺上应采取的措施： ① 始终自工作面下部向上移 架，既利于防倒防滑，有利于防 采空区滚动矸石冲击支架尾部。
3 设备选型与 使用的原则
大倾角煤层走向长 壁综采（放）设备选型 与使用应充分考虑煤层 倾角大的特殊性，以支 护系统稳定性和设备运 行可靠性为核心，应遵 循以下原则：
(1) 优先选用2柱掩护式支架， 并要求支架防倒防滑性能可靠； (2) 支架应具备较强的抗侧向 载荷性能； (3) 支架工作阻力适中，而且 重量尽可能轻； (4) 因支架后部易下摆可能造 成采煤机滚筒与顶梁前端干涉，故 要适当加大推溜杆长度消除这种干 涉；
(9) 采煤机应有较大 的挑顶量和卧底量，以适 应煤层倾角及厚度的变化 和调整支架的需要；大倾 角放顶煤液压支架还应适 当降低采高，从而降低支 架重心，有利于支架稳定。
4 大倾角煤层走向长壁 综采（放）工作面 采煤工艺
(1) 进刀割煤 (2) 拉架推溜 (3) 放煤
一般大倾角煤层走向 长壁综采（放）工作面如 图2所示。大倾角煤层走 向长壁综采（放）合理的 采煤工艺要以操作人员安 全为基础，以支护系统稳 定为核心，具体如下。
（3）采煤机防滑
无链牵引采煤机的防滑 主要靠自身装备的性能可靠 的制动器和有关保护装置， 可用于煤层倾角达55°左右 的工作面而无须其他辅助防 滑装置。
6 工作面上下 端头支护
大倾角综采工作面上下端头 支护因存在三角顶板(煤)或底板 （见图5、图6）,既是难点又是 重点。绿水洞煤矿大倾角综采工 作面下端头采用横式布置纵向前 移的主副架一组的特殊端头支架 （已获专利）（图7），较成功 地解决了大倾角综采工作面下端 头支护难题。
一般煤层形成初期呈水 平状态，以后经历地质构 造变动才成为大倾角煤层。 因此，大倾角煤层及其围 岩常伴有较多的褶皱和断 层、节理裂隙发育；煤层 倾角和厚度变化大。
随着煤层倾角增大，上覆岩层重力沿 层面（切向）的分量增大，沿垂直层面 （法向）的分量减小。因此，支架易下滑 或倾倒，安全隐患大。不仅顶板冒落，而 且底板也滑移；采落的煤炭、垮落的矸石 以及工作面内其它未固定的物体均可沿底 板滑滚，这虽然有利于工作面的运煤和矸 石向下充填，但必须采取措施防止滑滚物 体伤人、砸坏设备和冲倒支架。因垂直层 面的作用力减小，在顶板岩性相同的条件 下，大倾角煤层工作面顶板作用于支架的 载荷比缓斜煤层要小。
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图5 大倾角综采工作面上端头三角顶板(煤)
图6 大倾角综采工作面下端头三角底板
图7 ZTHJ6800/6800/16/25型大倾角横式端头支架
大倾角综放工作面上下端头 支护就更加困难。靖远王家山煤 矿充分利用特厚煤层条件，首创 将大倾角工作面下部布置成圆弧 段（获实用新型专利）（图8）， 这样，大倾角特厚煤层综放工作 面下端头支护与水平工作面下端 头支护完全相同，这是将复杂问 题变简单来解决；
大倾角支架防倒防滑装置如图3所示。
图3 大倾角支架防倒防滑装置
α－煤层倾角；a－排尾支架组；b－工作面支架；c－排头支架组 １－上侧护板；２－上邻架；３－下邻架；４－中间架；５－排头架 ６－防倒斜拉千斤顶；７－支架前移导向装置
（2）输送机防滑 输送机下滑是大倾角机采面最 常见的影响生产的严重问题。输送 机下滑往往牵动支架下滑，损坏连 接耳销、拉架移输送机千斤顶和推 移杆。增大电机负荷。输送机下滑 的主要原因： ① 重力原因引起下滑，当煤 层倾角达到 12°～ 18°时，就有可 能因自重而下滑；
②推移不当或从工作上端开始推 移次数过多； ③输送机机头与转载机机尾不能 正常搭接，煤滞留于工作面端头，导 致输送机拉回煤，或者底板没割平或 移输送机时过多浮煤及硬矸进入底槽， 导致底链与底板摩擦阻力过大，均能 引起输送机下滑。实际中，工作面刮 板输送机下滑常常是这几种因素综合 作用的结果。
防止输送机下滑应采取的措施： ① 防止煤、矸等进入底槽，以 减小底链运行阻力。 ②工作面适当伪仰斜，即下端 头超前上端头，伪斜角随煤层倾角 的增加而增加。调整合适时，推移 输送机所产生的上窜量可抵消下滑 量。一般伪斜角不宜过大，否则会 造成输送机上窜量过大而且煤壁片 帮加剧。
③ 严格把握推移输送 机顺序。下滑严重时从工作 面下端开始向上移输送机。 ④ 用单体液压支柱顶 住机头(尾)，推移时，将先 移完的机头(尾)锚固后，用 单体支柱斜支在底座下侧， 然后再继续推移。
⑤ 在移输送机时，不能 同时松开机头和机尾的锚固 装置，移完后应立即锚固， 必要时机头(尾)架底梁上用 单体液压支柱加强锚固。 ⑥ 安装防滑千斤顶： 防滑千斤顶的安装形式多样， 图4所示便是其中一种。
（3）输送机 大倾角煤层综采工作面刮板输送 机主要作为采煤机的轨道，又是支架 前移和抑制下滑的基点，同时限制割 （放）下的煤自溜。因此，要选配高 强度的双边链刮板输送机，溜槽为铸 焊型，销轨及其连接座均为加强型， 与推溜杆连接的双耳的强度也要提高。 为了克服双边链磨损严重且不便换链， 王家山煤矿采用链条靠近溜槽帮的准 边双的刮板输送机，收到了良好效果。
图4 输送机防滑装置 1－底座；2-输送机；3-防滑千斤顶；4-锚链
在支架底座每隔6m安装一个拉曳锚 固千斤顶。推移输送机时，千斤顶处 于拉紧状态，因推移千斤顶推力大， 仍能使输送机前移而不下滑，移架时 防滑千斤顶松开，移架后仍处于拉紧 状态。安装专门防滑千斤顶，会增加 操作工序、降低移架速度。另外，移 架时，张紧的锚链会因松弛释放弹性 能导致链条弹跳易伤人，应尽量不用。
长期以来，大倾角煤层因地质条件复杂 多变，开采条件差，机械化程度低，严重 制约着此类煤层产量和效益的提高。随着 较容易开采的35°以下煤层综采设备和工 艺的日趋完善，加之35°以下煤层资源量 的减少，综合机械化开采技术逐步向较难 开采的大倾角煤层拓展。无链牵引、电机 横向布置、制动可靠的新型采煤机和具有 完善的防倒防滑功能的新型液压支架等装 备和相应的采煤工艺为这一拓展奠定了基 础。大倾角煤水平分段综放工作面布置剖 面如图1所示。
（2）采煤机 大倾角煤层综采工作面要求采煤机牵 引力大、制动可靠、润滑效果好。现在大 倾角采煤机均为无链牵引，有可靠的制动 装置，使采煤机停电、失压、调速手把过 零、牵引轮不同步、超速或电缆张力过大 时，均能实现可靠的制动；为实现安全操 作，采煤机中通常都装有无线遥控或平巷 控制台控制。采煤机摇臂润滑采用分腔或 强迫形式。目前，先进的大倾角采煤机还 采用多电机横向布置和四象限运行的变频 调速技术，运行可靠性更高。
液压支架在走向长壁工作面移架过程 中，由于支架自重在倾斜方向的分力会使 支架沿倾斜下滑，煤层倾角越大，下滑力 越大。支架后部因重量大且重心偏后，所 以下滑比前部严重，造成支架歪斜。当煤 层倾角增大到使支架失去侧向稳定时，支 架会向下倾倒。为了保证支架正常工作， 在煤层倾角大于 35°时，从设计制造上必 须考虑采取防倒防滑措施。 ZYS960014/32型大倾角组合式液压支架和 ZYD3400/23/45型大倾角掩护液压支架
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大倾角煤层
开采技术
1 概述 2 设备特点 3 设备选型与使用的原则 4 大倾角煤层走向长壁综采（放） 5 工作面设备防滑防倒 6 工作面上下端头支护 7 工作面设备的安装与拆除
1 概述
煤层倾角是影响选择采煤方法的重要因 素之一。大倾角煤层一般指倾角为35°～ 55°的煤层，跨现行煤层分类法中的倾斜 和急倾斜两个类别。这主要是考虑冒落矸 石的自然安息角为35°和水平分段放顶煤 法开采55°以上特厚煤层时底板“死三角” 丢煤很少，以及目前走向长壁综采设备及 工艺在采取特殊措施后可适用煤层的最大 倾角为55°，而且开采难度相当大，有特 殊复杂性和规律性。
大倾角煤层走向长壁综 采（放）工作面一般采用从 工作面上端斜切不留三角煤 的进刀方式。当煤层较软， 采用留三角煤的进刀方式防 进刀段架前漏顶效果较好。
一般由上向下单向割煤，由下 向上清浮煤。这种割煤方式，采煤 机牵引阻力较小，装煤效果好，有 利于防采煤机下滑，所以采用较多。 但这种方式架前新暴露的顶板临时 支护时间长而且不能实现由下向上 拉架推溜，在顶板破碎，尤其放顶 煤工作面，当煤质松软易漏顶时， 不宜采用，而宜采用由下向上的割 煤方式。
图1 大倾角煤水平分段综放工作面布置平剖面
2 设备特点
（1）液压支架 （2）采煤机 （3）输送机
大倾角煤层走向长壁综 采（放）设备是安全高效 开采此类煤层的基础，它 必须能满足煤层倾角大的 特殊需要，不但运行要可 靠，而且操作要灵活。液 压支架、采煤机和刮板输 送机的具体特点如下。
（1）液压支架
② 为防止新移设支架处于初 撑力阶段与顶底板的摩擦力小可能 产生下滑，应谨慎采取间隔移架， 并使支架保持适当迎山角，以抵消 顶板下沉时的切向位移量。 ③ 要严防输送机下滑牵动支 架下滑。工作面下端头排头支架的 稳定是稳定中间支架的关键因素之 一，要采取特殊支护措施，确保排 头支架的稳定。
煤层倾角较大时，支架一般要增设 防滑装置。防滑装置的形式较多，图2 所示为其中的一种：在靠近上下平巷 处分别设基准支架作为防滑和锚固用， 各支架用导轨－滑槽连在一起，互为 导向和防滑，同时用防倒千斤顶将支 架互相拉在一起，用于防倒和一旦倒 架时扶架。其端头支架一般水平装设 于上下平巷内，必要时可用锚固装置。
为了提高工作面排头排尾支架的整体 稳定性，通常将工作面下部或上部的 3 ～ 5 架支架两两彼此用防倒防滑千斤顶相连， 构成排头或排尾支架组。特别是排头支架 是工作面其他支架稳定的基点，所以，排 头支架的稳定至关重要。 大倾角液压支架通常都采用由千斤顶控 制的调底座装置并采用缸径较大（一般为 Φ 80mm或Φ 100mm）的侧推千斤顶以增大调 架力。另外 , 支架的立柱上设有扶手 , 底座 上设有台阶以便行人。
图2
大倾角煤层综采工作面布置平剖面图
１－刮板输送机；２－液压支架；３－采煤机；４－端头支架；５－转载机； ６－胶带输送机；７－动力列车；８－排头支架防倒防滑装置； ９－工作面支架防倒防滑装置；１０－排尾支架防倒防滑装置； １１－输送机防滑装置；１２－巷道超前支护
(1) 进刀割煤
一般采用从工作面上端斜切 不留三角煤的进刀方式，因采煤 机下滚筒总是插入煤壁，阻止其 下滑并可以实现由上向下割煤， 还有利于交接班时工作面下部人 员的安全。
1998 年四川省华蓥山矿务局（现为广 能集团公司）绿水洞煤矿，2003年甘肃省 靖远煤业公司王家山煤矿先后与西安科技 大学合作成功地解决了大倾角中厚综采或 厚煤层综放技术难题并成功开采倾角最大 达52°的煤层。目前，我国大倾角煤层走 向长壁综采技术为世界先进，特别是大倾 角厚煤层走向长壁综放技术处于世界领先 水平。