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摘 要：通过在33°~38°大倾角坚硬顶板、软煤、软底较薄厚煤层综采放顶煤的开采实践，论述了开采工艺特点及技术措施。
关键词：坚硬顶板；软煤、软底；大倾角；综放。
Rigid roof, soft coal, soft-cover large inclination thick coal bed
Integrated located on the mining practice
LiHong
(Group of the Xinjiang coke coke companies Xinjiang Urumqi 830025)
Summary : Great through 33 meridian east 38 meridian east inclination rigid roof, soft coal, a soft bottom layer thick coal bed on top of the Integrated coal mining practices, mining techniques discussed in the characteristics and technical measures.
Keyword : hard top; soft coal, soft bottom; great inclination; integrated release.
0、 前言
新疆焦煤集团有限责任公司在2130煤矿坚硬顶板、软煤、软底、大倾角较薄厚煤层条件下首次实践综采放顶煤技术，通过八个多月的生产实践，取得了良好的经济效益和社会效益，为矿区大倾角综放的推广提供了实践经验。不仅推动了开采技术的创新，而且使矿井面貌发生了新的变化。现以主焦煤公司15121工作面为例，介绍坚硬顶板、软煤、软底大倾角较薄厚煤层综放技术。
1、 工作面基本情况
1.1 赋存情况
15121综放工作面回风巷标高+2000m，运输巷标高+1950m。可采走向长度2200m，倾斜长度90m，采高2.0m，放顶煤高度2.5m，可采储量98.7万吨。
1.2 地质条件
5#煤层倾角33°~38°，煤层平均厚度4.5m，普氏硬度系数<1.5。煤层自然发火倾向性为不易自燃。在15121回风巷掘进过程中已探明开切眼以西240m处有一条落差0.9m~1.5m左右断层。直接顶为粗砂岩，厚度为2.32m，老顶为细砂岩，厚度为22.13 m，直接底为炭质泥岩，厚度为0.5m， 老底为粗砂岩，厚度为20m。
1.3 工作面巷道布置
工作面上顺槽沿5#煤层底板掘进，断面形状为“三心拱”，净断面为8.6m2，采用金属锚网梁支护；下顺槽沿5#煤层顶板掘进，断面形状为斜梯形，净断面为8.57 m2，采用金属锚网梁支护；开切眼沿5#煤层顶板布置，断面形状为矩形，规格为7×2.5m，断面为17.5 m2，采用金属锚网梁及锚索联合支护。
2、 工作面设备选型及设备
2.1 液压支架
该工作面共布置57架。其中选用ZF4400/16/26型低位放顶煤液压支架48架，ZFG5800/17/30型过渡支架9架。
ZF4400/16/26支架主要技术参数如下：
ZFG5800/17/30过渡支架主要技术参数如下：
2.2刮板输送机
工作面前后部刮板输送机，选用SGZ730/200型，其主要优点是输送量大，刮板链采用中双链，强度高，受力均匀，断链事故少。溜槽采用整体铸焊走底式结构，优点是坚固耐磨，减少底部回煤量，提高运转能力。其主要技术参数如下：
2.3 采煤机
为了满足工作面开采需要，保证安全运行可靠，适应大倾角煤层的开采，选用MG200/500—AWD型采煤机。该机型的主要优点是结构紧凑，功率大，对大倾角煤层的开采有良好的适应性，牵引力及切割功率大，性能可靠等，其主要技术参数如下：
3、 回采工艺
3.1 割煤：
（1）割煤机械：MG200/500—AWD采煤机。
（2）割煤方式：单向割煤，前顶后底（从上向下）。
（3）进刀方式：从40#支架处斜切进刀，下行割煤，割完煤后采煤机上行装煤至40#架处，上行割三角煤。
3.2 装煤：
借助采煤机螺旋滚筒与铲煤板相结合，在采煤机运行和前部输送机运行过程中自动完成装煤工作。
3.3 运煤
采面选用SGZ730/200型刮板输送机运煤，机巷采用SZZ730/110型转载机和两部SJ800/150落地式胶带输送机运煤。
3.4 移架：
采煤机割煤后坚持带压及时移架，移架工作由支架的推移千斤顶借助运输机来完成。移架的操作过程为：降架—拉架—升架。
3.5 推移前部输送机：
推移前部输送机靠液压支架的推移千斤顶来完成，推移工作要安全迅速，并保证平直。
3.6 放顶煤：
（1）放顶煤作业形式：采用“一采一放”的作业方式，采放比为1：1.25，放顶煤步距为0.6m。
（2）放顶煤方式：采用单轮、间隔、多口放煤方式，放煤工要多次反复操作，只要放煤口见矸后，及时伸出支架尾梁插板，关闭放煤口。
（3）工作面上、下端头放顶煤的要求：工作面下端头过渡段，由顶板过渡到底板，工作面支架1#~8#架子不放顶煤，上端头57#~55#架子不放顶煤，其余按要求放顶煤。
3.7 拉移后部输送机：
拉移后部输送机靠液压支架的拉后溜千斤顶来完成，拉移工作要安全迅速，并保证平直。
4、 顶板管理
（1）支护形式。工作面支架布置首先在下顺槽端按1.75m中心距布置6架ZFG5800/17/30型液压支架，接下来按1.5m中心距布置48架ZF4400/16/26型液压支架，最后在机尾处按1.75m中心距布置3架ZFG5800/17/30型液压支架，通过以上57组液压支架支护顶板。
（2）采空处理方法为深孔超前预爆破全部垮落法管理顶板，超前预爆破放顶步距12m。
（3）上、下端头支护。工作面上、下端头使用“四对八梁”配合单体支柱支护，梁距离支架不大于0.6m。梁采用箱型顶梁长4m，一梁四柱式支护，支柱组内间距0.3m，相邻两组之间柱距0.6m，排距1.2m，上端头梁上顶部必须铺设金属网，金属网延到55#支架顶部；下端头顶板破碎，梁上必须铺设金属网；随着工作面推进迈步前移，迈步距1.2m。相邻单体支柱之间必须使用Φ6mm钢丝绳联锁防止倒柱伤人，单体支柱迎山角6°，侧偏角6°。上、下端头支护单体支柱出现钻底现象，必须穿鞋（200×200×10mm钢板焊接）。
（4）两巷超前支护：A.根据煤矿安全质量标准化标准，上、下顺槽，超前工作面20m范围内使用单体支柱配合铰接顶梁进行超前支护，距工作面煤壁10m范围内打排柱，10~20m范围内打单排柱，靠上帮的一排打20m，靠下帮的一排打10m。
B.支护形式采用HDJA—1200金属铰接顶梁配合DZ—3.5单体支柱进行支护。
5、 大倾角综放工艺措施
5.1 工作面调伪斜：
为平衡工作面输送机，支架在推移过程中引起下滑、上窜，将工作面调成伪倾斜（仰斜），即机头超前机尾（下顺槽超前上顺槽）。当支护架垂直于输送机相互移动时，工作面设备每移动一个步距就会产生一定量的相对位移，若伪倾斜角度适当，使上移量与下滑量相抵消，从而起到设备防滑作用。伪斜角是个经验数值，它不仅与工作面倾角有关，还与工作面底板岩石性质、底板起伏状态、工作面设备等有关。
根据现场，15121工作面实际生产过程中，下顺槽（机巷）超前上顺槽（风巷）10~15m左右。工作面伪斜是个变化数值，应随工作面条件变化，并进行现场观察，随时进行调整。
5.2 防止输送机上窜、下窜：
（1）防止输送机上窜，就加快工作面机尾推进，使输送机下滑到正常位置，防止输送机下滑就加快机头推进，使输送机上窜到正常位置。
（2）当工作面输送机上窜或下滑时，要及时调整支架，使支架底座与输送机垂直。
（3）正常情况下工作面输送机从下向上推移。
5.3 液压支架防倒、防滑：
（1）下顺槽端1#~6#架子设置为过渡支架（配有防倒、防滑系统），每三架为一组，每个过渡支架的顶梁上，都有防倒装置，每两架之间通过4个转轴和2个上调架千斤顶，使支架连在一起。在每个支架的底座上，也有防倒装置，每2架之间通过2个十字头和1个下调架千斤顶，使支架连接起来。通过顶梁和底座上的防倒装置，有效防止了支架的倾倒。在每架的底座上，还有防滑装置，通过销轴、连接头、防倒防滑千斤顶、圆环链，使第一架和第五架连接在一起，有效的防止了支架的下滑。通过以上措施，有效防止了支架的倾倒和下滑。工作面机尾处57#~55#架子设置为过渡支架。
（2）发现工作面支架摆尾、歪斜或轻微倒架要及时用相邻支架上所设置的侧推千斤顶和上调架千斤顶调整支架，使其恢复正常位置。
（3）发现工作面支架下滑要及时用相邻支架上所设置的调底座千斤顶和下调架千斤顶调整支架，使其恢复正常位置。
（4）采高不大于支架的最大支撑高度，让立柱有一定的余量，一般不小于200mm。
（5）下顺槽（机巷）超前上顺槽（风巷）推进10~15m，坚持自工作面下部向上移架顺序。
（6）加强顶板管理，防止出现端面冒顶事故，导致支架接顶状态不好造成倒架。
（7）在移架过程中，随时用侧推千斤顶和调底座千斤顶调架，使支架保持适当的迎山角，以抵消顶板下沉时的水平位移量。
（8）控制工作面输送机，要严防输送机下滑牵动支架下滑。
5.4 采煤机防滑：
MG200/500—AWD型无链牵引采煤机装有可靠的制动器，可适宜40°以下煤层而无须其他防滑装置。
5.5 防止飞矸伤人：
由于工作面煤层倾角大，又是伪倾斜（仰斜）回采，工作面容易发生片帮，造成飞矸。为了防止飞矸伤人，沿工作面倾斜方向和走向方向每隔3m安装一道挡矸帘，沿倾斜方向挡矸帘，规格为1.1×1.5m，沿走向方向挡矸帘规格为2.2×1.5m，用直径为6mm的钢丝绳编制成网，网孔规格80×80mm。
6、 结论
（1）新疆焦煤集团有限责任公司2130煤矿在坚硬顶板、软煤、软底，平均35°大倾角较薄厚煤层条件下，首次实行综放技术开采，通过8个多月的探索实践，现累计生产原煤28.2万吨，平均单产3.5万吨，最高单产4.5万吨，取得了良好的经济效益和社会效益；同时为同类型地质条件的较薄厚煤层开采累积了技术经验。所使用的设备在国内属较先进型，大倾角条件下具有较好的适应能力。
（2）5#煤层，硬度系数为1.5，煤厚为4.5m，具有理想的可放性。单轮间隔全量放煤，放煤步距为0.6m或1.2m，视现场条件采用一采一放或二采一放。
（3）ZF4400/16/26型支撑掩护式低位放顶煤支架，是适合该面条件的综放支架。该支架对工作面端面控制是成功的，支架的初撑力对控制顶板是有利的。
（4）在工业性试验过程中，解决了以下主要技术难题：
通过对坚硬顶板、软煤、软底煤层特点分析决定工作面切眼沿顶板掘进，解决了沿底板掘进而引起的高冒问题；
由于支架自身特点，可以做到快速移架、超前移架和前伸缩梁有效控制了开采时煤壁片帮、冒顶问题；
通过工作面调斜，机头超前机尾，有效地防止和解决工作面机头下滑问题，后部输送机采用软联接，较好地解决拉溜千斤顶损坏问题；
支架采用整体顶梁，侧护板长，封闭性好，宽尾梁大插板，解决了破碎顶煤从架间的冒落问题。
工作面下端头过渡段，由顶板过渡到底板采用铺金属网可防止“三角带”窜矸、架前片帮漏煤，减少煤炭资源损失。
作者简介：
李洪，1969年出生，1991年7月毕业于新疆煤炭专科学校采矿系，采矿工程师；现任新疆焦煤集团有限责任公司艾维尔沟焦煤公司副经理。
关键词：坚硬顶板；软煤、软底；大倾角；综放。
Rigid roof, soft coal, soft-cover large inclination thick coal bed
Integrated located on the mining practice
LiHong
(Group of the Xinjiang coke coke companies Xinjiang Urumqi 830025)
Summary : Great through 33 meridian east 38 meridian east inclination rigid roof, soft coal, a soft bottom layer thick coal bed on top of the Integrated coal mining practices, mining techniques discussed in the characteristics and technical measures.
Keyword : hard top; soft coal, soft bottom; great inclination; integrated release.
0、 前言
新疆焦煤集团有限责任公司在2130煤矿坚硬顶板、软煤、软底、大倾角较薄厚煤层条件下首次实践综采放顶煤技术，通过八个多月的生产实践，取得了良好的经济效益和社会效益，为矿区大倾角综放的推广提供了实践经验。不仅推动了开采技术的创新，而且使矿井面貌发生了新的变化。现以主焦煤公司15121工作面为例，介绍坚硬顶板、软煤、软底大倾角较薄厚煤层综放技术。
1、 工作面基本情况
1.1 赋存情况
15121综放工作面回风巷标高+2000m，运输巷标高+1950m。可采走向长度2200m，倾斜长度90m，采高2.0m，放顶煤高度2.5m，可采储量98.7万吨。
1.2 地质条件
5#煤层倾角33°~38°，煤层平均厚度4.5m，普氏硬度系数<1.5。煤层自然发火倾向性为不易自燃。在15121回风巷掘进过程中已探明开切眼以西240m处有一条落差0.9m~1.5m左右断层。直接顶为粗砂岩，厚度为2.32m，老顶为细砂岩，厚度为22.13 m，直接底为炭质泥岩，厚度为0.5m， 老底为粗砂岩，厚度为20m。
1.3 工作面巷道布置
工作面上顺槽沿5#煤层底板掘进，断面形状为“三心拱”，净断面为8.6m2，采用金属锚网梁支护；下顺槽沿5#煤层顶板掘进，断面形状为斜梯形，净断面为8.57 m2，采用金属锚网梁支护；开切眼沿5#煤层顶板布置，断面形状为矩形，规格为7×2.5m，断面为17.5 m2，采用金属锚网梁及锚索联合支护。
2、 工作面设备选型及设备
2.1 液压支架
该工作面共布置57架。其中选用ZF4400/16/26型低位放顶煤液压支架48架，ZFG5800/17/30型过渡支架9架。
ZF4400/16/26支架主要技术参数如下：
ZFG5800/17/30过渡支架主要技术参数如下：
2.2刮板输送机
工作面前后部刮板输送机，选用SGZ730/200型，其主要优点是输送量大，刮板链采用中双链，强度高，受力均匀，断链事故少。溜槽采用整体铸焊走底式结构，优点是坚固耐磨，减少底部回煤量，提高运转能力。其主要技术参数如下：
2.3 采煤机
为了满足工作面开采需要，保证安全运行可靠，适应大倾角煤层的开采，选用MG200/500—AWD型采煤机。该机型的主要优点是结构紧凑，功率大，对大倾角煤层的开采有良好的适应性，牵引力及切割功率大，性能可靠等，其主要技术参数如下：
3、 回采工艺
3.1 割煤：
（1）割煤机械：MG200/500—AWD采煤机。
（2）割煤方式：单向割煤，前顶后底（从上向下）。
（3）进刀方式：从40#支架处斜切进刀，下行割煤，割完煤后采煤机上行装煤至40#架处，上行割三角煤。
3.2 装煤：
借助采煤机螺旋滚筒与铲煤板相结合，在采煤机运行和前部输送机运行过程中自动完成装煤工作。
3.3 运煤
采面选用SGZ730/200型刮板输送机运煤，机巷采用SZZ730/110型转载机和两部SJ800/150落地式胶带输送机运煤。
3.4 移架：
采煤机割煤后坚持带压及时移架，移架工作由支架的推移千斤顶借助运输机来完成。移架的操作过程为：降架—拉架—升架。
3.5 推移前部输送机：
推移前部输送机靠液压支架的推移千斤顶来完成，推移工作要安全迅速，并保证平直。
3.6 放顶煤：
（1）放顶煤作业形式：采用“一采一放”的作业方式，采放比为1：1.25，放顶煤步距为0.6m。
（2）放顶煤方式：采用单轮、间隔、多口放煤方式，放煤工要多次反复操作，只要放煤口见矸后，及时伸出支架尾梁插板，关闭放煤口。
（3）工作面上、下端头放顶煤的要求：工作面下端头过渡段，由顶板过渡到底板，工作面支架1#~8#架子不放顶煤，上端头57#~55#架子不放顶煤，其余按要求放顶煤。
3.7 拉移后部输送机：
拉移后部输送机靠液压支架的拉后溜千斤顶来完成，拉移工作要安全迅速，并保证平直。
4、 顶板管理
（1）支护形式。工作面支架布置首先在下顺槽端按1.75m中心距布置6架ZFG5800/17/30型液压支架，接下来按1.5m中心距布置48架ZF4400/16/26型液压支架，最后在机尾处按1.75m中心距布置3架ZFG5800/17/30型液压支架，通过以上57组液压支架支护顶板。
（2）采空处理方法为深孔超前预爆破全部垮落法管理顶板，超前预爆破放顶步距12m。
（3）上、下端头支护。工作面上、下端头使用“四对八梁”配合单体支柱支护，梁距离支架不大于0.6m。梁采用箱型顶梁长4m，一梁四柱式支护，支柱组内间距0.3m，相邻两组之间柱距0.6m，排距1.2m，上端头梁上顶部必须铺设金属网，金属网延到55#支架顶部；下端头顶板破碎，梁上必须铺设金属网；随着工作面推进迈步前移，迈步距1.2m。相邻单体支柱之间必须使用Φ6mm钢丝绳联锁防止倒柱伤人，单体支柱迎山角6°，侧偏角6°。上、下端头支护单体支柱出现钻底现象，必须穿鞋（200×200×10mm钢板焊接）。
（4）两巷超前支护：A.根据煤矿安全质量标准化标准，上、下顺槽，超前工作面20m范围内使用单体支柱配合铰接顶梁进行超前支护，距工作面煤壁10m范围内打排柱，10~20m范围内打单排柱，靠上帮的一排打20m，靠下帮的一排打10m。
B.支护形式采用HDJA—1200金属铰接顶梁配合DZ—3.5单体支柱进行支护。
5、 大倾角综放工艺措施
5.1 工作面调伪斜：
为平衡工作面输送机，支架在推移过程中引起下滑、上窜，将工作面调成伪倾斜（仰斜），即机头超前机尾（下顺槽超前上顺槽）。当支护架垂直于输送机相互移动时，工作面设备每移动一个步距就会产生一定量的相对位移，若伪倾斜角度适当，使上移量与下滑量相抵消，从而起到设备防滑作用。伪斜角是个经验数值，它不仅与工作面倾角有关，还与工作面底板岩石性质、底板起伏状态、工作面设备等有关。
根据现场，15121工作面实际生产过程中，下顺槽（机巷）超前上顺槽（风巷）10~15m左右。工作面伪斜是个变化数值，应随工作面条件变化，并进行现场观察，随时进行调整。
5.2 防止输送机上窜、下窜：
（1）防止输送机上窜，就加快工作面机尾推进，使输送机下滑到正常位置，防止输送机下滑就加快机头推进，使输送机上窜到正常位置。
（2）当工作面输送机上窜或下滑时，要及时调整支架，使支架底座与输送机垂直。
（3）正常情况下工作面输送机从下向上推移。
5.3 液压支架防倒、防滑：
（1）下顺槽端1#~6#架子设置为过渡支架（配有防倒、防滑系统），每三架为一组，每个过渡支架的顶梁上，都有防倒装置，每两架之间通过4个转轴和2个上调架千斤顶，使支架连在一起。在每个支架的底座上，也有防倒装置，每2架之间通过2个十字头和1个下调架千斤顶，使支架连接起来。通过顶梁和底座上的防倒装置，有效防止了支架的倾倒。在每架的底座上，还有防滑装置，通过销轴、连接头、防倒防滑千斤顶、圆环链，使第一架和第五架连接在一起，有效的防止了支架的下滑。通过以上措施，有效防止了支架的倾倒和下滑。工作面机尾处57#~55#架子设置为过渡支架。
（2）发现工作面支架摆尾、歪斜或轻微倒架要及时用相邻支架上所设置的侧推千斤顶和上调架千斤顶调整支架，使其恢复正常位置。
（3）发现工作面支架下滑要及时用相邻支架上所设置的调底座千斤顶和下调架千斤顶调整支架，使其恢复正常位置。
（4）采高不大于支架的最大支撑高度，让立柱有一定的余量，一般不小于200mm。
（5）下顺槽（机巷）超前上顺槽（风巷）推进10~15m，坚持自工作面下部向上移架顺序。
（6）加强顶板管理，防止出现端面冒顶事故，导致支架接顶状态不好造成倒架。
（7）在移架过程中，随时用侧推千斤顶和调底座千斤顶调架，使支架保持适当的迎山角，以抵消顶板下沉时的水平位移量。
（8）控制工作面输送机，要严防输送机下滑牵动支架下滑。
5.4 采煤机防滑：
MG200/500—AWD型无链牵引采煤机装有可靠的制动器，可适宜40°以下煤层而无须其他防滑装置。
5.5 防止飞矸伤人：
由于工作面煤层倾角大，又是伪倾斜（仰斜）回采，工作面容易发生片帮，造成飞矸。为了防止飞矸伤人，沿工作面倾斜方向和走向方向每隔3m安装一道挡矸帘，沿倾斜方向挡矸帘，规格为1.1×1.5m，沿走向方向挡矸帘规格为2.2×1.5m，用直径为6mm的钢丝绳编制成网，网孔规格80×80mm。
6、 结论
（1）新疆焦煤集团有限责任公司2130煤矿在坚硬顶板、软煤、软底，平均35°大倾角较薄厚煤层条件下，首次实行综放技术开采，通过8个多月的探索实践，现累计生产原煤28.2万吨，平均单产3.5万吨，最高单产4.5万吨，取得了良好的经济效益和社会效益；同时为同类型地质条件的较薄厚煤层开采累积了技术经验。所使用的设备在国内属较先进型，大倾角条件下具有较好的适应能力。
（2）5#煤层，硬度系数为1.5，煤厚为4.5m，具有理想的可放性。单轮间隔全量放煤，放煤步距为0.6m或1.2m，视现场条件采用一采一放或二采一放。
（3）ZF4400/16/26型支撑掩护式低位放顶煤支架，是适合该面条件的综放支架。该支架对工作面端面控制是成功的，支架的初撑力对控制顶板是有利的。
（4）在工业性试验过程中，解决了以下主要技术难题：
通过对坚硬顶板、软煤、软底煤层特点分析决定工作面切眼沿顶板掘进，解决了沿底板掘进而引起的高冒问题；
由于支架自身特点，可以做到快速移架、超前移架和前伸缩梁有效控制了开采时煤壁片帮、冒顶问题；
通过工作面调斜，机头超前机尾，有效地防止和解决工作面机头下滑问题，后部输送机采用软联接，较好地解决拉溜千斤顶损坏问题；
支架采用整体顶梁，侧护板长，封闭性好，宽尾梁大插板，解决了破碎顶煤从架间的冒落问题。
工作面下端头过渡段，由顶板过渡到底板采用铺金属网可防止“三角带”窜矸、架前片帮漏煤，减少煤炭资源损失。
作者简介：
李洪，1969年出生，1991年7月毕业于新疆煤炭专科学校采矿系，采矿工程师；现任新疆焦煤集团有限责任公司艾维尔沟焦煤公司副经理。