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摘 要：龙家堡煤矿在断裂构造多、煤层层理和节理发育、煤层基地不平等自然条件下，成功解决顶板破碎、支架倾倒、工作面倾角大、工作面走向拐点等诸多难题的实践经验，提高了作业过程中的安全系数，提高工作面生产能力和劳动生产效率取得了较好的经济效益。
关键词：综放工作面；顶板控制；伪斜开采
1 概述
综放工作面破碎顶板端面冒顶对生产影响很大，其影响的因素之一是煤层及顶板的易冒落性，煤壁片帮也是导致增大端面空顶距的又一因素，片帮会使支护的滞后时间增加，可在煤层各个部位产生，尤其是随着采高的增加，煤壁上部更易于片帮。在煤壁片帮严重时，液压支架的护帮板常失去作用。端面距、片帮深度以及支架工作状态，包括支撑力、接顶状态，放煤量、放煤方法、推进速度是其外因。
2 破碎顶板控制技术
2.1. 铺顶网
不稳定的端面顶板已冒落，在进入顶梁上方时一般已很破碎，当支架降架前移时，只要侧护板稍有收回，降架量超过相邻支架侧护板高度时，浮煤就从间隙及端面漏下，同时使端面冒顶扩大，支架倾倒及相互咬架时有发生。有时连续十余架歪倒，工作面只能停产调架。铺顶网是改善上述情况的一种重要措施。工作面可全部或局部铺设。一般铺双层金属网。金属网搭接200mm，网扣100mm，铺网是在采煤机割煤前进行，割煤时将金属网捆绑到护帮板上勾回到前梁下防止割网，割煤后先松网利用伸缩梁、护帮板及时将网掩盖端面顶板及煤壁。
铺网工作虽然增加了工序，提高了吨煤投资，但由于铺网改善破碎顶板与支架的关系有良好效果，不失为控制破碎顶板的一项重要技术措施。
2.2 带压移架或擦顶移架
应采取带压移架方式，即移架时，先启动移架千斤顶，再缓慢降后柱点前柱，使移架时顶梁与顶板仍保持不小于10KN/m2的初撑阻力，带压前移。这样即使顶板出现破碎，由于带压移架，顶板不会出现明显松动，也不会冒落。这不仅可有效地提高控顶效果，也可加快移架速度。
2.3 适当提高初撑力
提高支架初撑力可以减少顶部离层，增强顶板自身强度，增加顶板的稳定性；提高支架对机道顶板的支撑力，减少工作面顶板端面破碎度及煤壁片帮；压实顶梁上及底座下浮矸，提高支撑系统刚度；充分利用支架额定支撑能力，减少顶底板相对移近量。初撑力的适当提高可减少支架的增阻值，从而减少顶板下沉量及安全阀开启率。
3工作面通过地质构造带
地质构造带包括：断层、褶曲、岩溶陷落柱、冲刷带及火成岩侵入等。综放工作面通过时，顶板破碎度增加，支架实际支护力降低，支架倒歪、端面冒顶等时有发生，当工作面局部出现落差较大的断层时，使整个工作面推进困难。
断层的产状对工作面的影响很大，据调查，断层的落差与工作面的产量和推进度成反比。若过断层时条件尚好，如围岩不太松软，可用采煤机截割，则影响较小；若围岩条件不利，如围岩松软易冒落或岩石坚硬须爆破开帮才能通过，则影响较大。断层与工作面夹角越小，则工作面遇到的破碎带越宽，对工作面推进影响越大。
3.1 通过断层的方法
工作面过断层方法，取决于断层的落差，煤层的厚度、支架的最小与最大工作高度，根据不同情况可以有三种过断层方式：
3.1.1当断层落差小于采高时，采煤机可直接采过。如果断层在工作面推进方向向上断离，可采用仰斜式开采强行通过断层的方法，其方法是将顶梁仰抬，采煤机每割一刀将滚筒抬高100～200mm，推移输送机，移架时要抬高底座并填入煤、矸石及木料，断层处顶板破碎时，要在顶梁上铺设金属网，并采取破碎顶板下的控顶措施。
如果煤层向下断离，可采用俯斜式开采强行通过断层的方法，其方法是降低采高，留顶煤；采煤机每割一刀下卧100～200mm，移架前支架地盘前脚拉底，移架后呈俯角状。
3.1.2断层落差较大时，需采煤机切割顶底板才能通过断层。若围岩坚硬，则需放震动炮或采取爆破挑顶拉底才能通过。202工作面回采过程中遇断层，断层在工作面推进方向向上断离，采用仰斜式开采强行通过断层的方法，将顶梁仰抬，采煤机每割一刀将滚筒抬高100～200mm，推移输送机，移架时要抬高底座并填入煤、矸石及木料，将工作面调整为走向25°仰斜开采，获得成功，并取得较好的经济效益。
3.1.3当断层落差大于采高的1.5倍或大于煤厚时，一般不采取强行通过的方法，只能另掘开切眼。203工作面推进至开切眼360m处遇到一断层贯穿工作面，与工作面夹角10°～60°不等，走向160m，落差8m，采用强行推过的方法，历时6个月，坑木消耗高，回采效率低，工人劳动强度大，以致经济效益差。
3.2通过断层时的措施
3.2.1适当调整工作面方向，以增加工作面与断层夹角，当围岩中等稳定以上时，此夹角应不小于20°～30°，当围岩不稳定时此夹角应增至30°～45°，但工作面调斜会导致工作面长度改变从而增减支架数量，施工时应权衡利弊。
3.2.2工作面过断层时，应按断层性质、落差及顶底板岩性等因素确定挑顶、拉底或同时挑顶和拉底量，即利于维护顶板又减少破岩量。
3.2.3岩石普式系数?<4时，可用采煤机直接截割，但牵引速度减慢，也可减少截割深度。若普式系数?>4时，或硬度虽然不大但岩石量较多，可采用爆破法，但应采取措施掩护附近支架。
3.2.4过断层时，要预先逐步降低采高，以增加支架的稳定性及减少破岩量，但支柱要留有较大的伸缩量，以免过断层期间支架压死。
3.2.5当工作面遇到断层的局部地段需拉底或留底进行仰、俯斜回采时，其相邻地段也要相应地拉底或留底，使输送机槽保持平缓过渡变化。
3.2.6当底板有台阶时，可利用单体液压支柱支在顶梁上，然后缩立柱将底座吊起，再移架上台阶。 3.2.7在通过断层期间，应创造良好的外部运输条件，使工作面能快速回采。
4 工作面转角开采
龙家堡煤矿203综采工作面为合理开发利用资源，在采区走向中部设计了24°的拐角，由于该工作面设备型号大，转载机总长度达53m，与胶带输送机搭接直接通过拐点是施工过程中的主要问题。所以在过拐点时通过设计合理调斜方法和比例；采取防止输送机上窜下滑和运输顺槽刷帮扩巷等有效措施；保证了调斜过程中的顶板稳定和运输设备的合理搭接。
根据203工作面的实际情况，选用胶带输送机转角装置，该设备可以代替两部胶带输送机的搭接运输，安装转弯装置后，其各种输送参数特性不改变，运行过程中可以节省大量电耗，提高系统安全性、可靠性。设备拆装运输方便，可长期反复使用经济效益显著。
第一次在拐点处安装转角装置，延伸胶带输送机尾与转载机搭接，角度与拐点角度一致为24°。转载机机头与卸载滚筒最小距离为15m，当转载机前移至最小距离时，转角装置向前移动24m，旋转角度为14°，用单体液压支柱将转载机向上帮靠与胶带输送机尾搭接。当转载机再次前移至最小距离时，拆除转角装置延伸胶带输送机尾直接与转载机搭接。由于拆除转角装置后转载机与胶带输送机形成一个夹角，推移转载机时在机头处和破碎机处打戗柱调整搭接角度。
目前，在转角开采技术中，工作面调斜方法主要有实中心调斜（即刮板运输机机尾不动，刮板运输机机头循环进度0.8m）和虚中心调斜（即刮板运输机机尾循环进度小于刮板运输机机头循环进度）两种。其中，实中心调斜工艺比较简单，对设备损坏小。但由于旋转端至调斜中心支架原地不动，顶板反复支撑次数逐渐增多，调斜中心处顶板管理困难。虚中心调斜将旋转中心设置在工作面范围之外，旋转过程中采面两端均有一定推进，可在一定程度上缓解顶板和煤壁难以维护的困难，但工程控制难度较大。
根据203工作面的实际情况和生产区队的技术力量，选用需中心调斜，刮板运输机机头循环进度0.8m，机尾循环进度0.3m，调斜比例为1比2.7。综采工作面转角开采过拐点的关键在于保证运输设备的合理搭接，在实际操作中根据顶板情况可采用虚实相结合的调斜方法，使刮板运输机机头与转载机的搭接距离合理。工作面调斜由推溜、移架控制，及时调整工作面支架及端头液压支架的方向。在工作面调斜过程中，一定要注意防止工作面前、后刮板运输机上、下窜，及时调整推溜顺序，必要时辅以人工打单体液压支柱配合调节支架方向及间隙。
根据端头液压支架和转载机的几何外形尺寸，在计算机上进行实物模拟，确定在运输顺槽过转弯点处向工作面需扩大断面的巷道长度为45m，拐点向外方向扩刷45m。过拐点处附近巷道最大宽度将达10.2m。支护方式采用打锚杆、锚索配合U型钢棚联合支护，并增加2-3个单体液压支柱中心顶的方式增加支护强度。
5 液压支架防倒的主要措施
液压支架在遇到下列情况时容易倒架：超高回采，过断层、老巷，顶板破碎而端面冒顶，底软使底座下陷，移架时降架过多，立柱自动卸载或误操作，支架歪斜后未及时调整。所以要采取严密的防范措施：（1）要保证端头支架在巷道内呈水平状的第一架的架设质量；（2）严格控制采高使有效采高低于支架最大支撑高度200～300mm；（3）坚持顺序上行移架、带压前移、擦顶移架、移后调架的原则。不要反复升架、频繁调架，移架前用相邻支架推移千斤顶顶住溜槽，保正移架行程。（4）升架前一般将侧护板伸出，使支架垂直顶板或有一定迎山角，然后按顺序升柱，升架后检查相邻支架侧护板对齐；（5）发现支架有倒、咬、歪现象时要及时调整；（6）工作面放煤，采用多轮次顺序的方法，使顶板均一下沉；（7）在顶板完整的情况下及时移架，利用顶梁侧护板调正支架状态，伸出伸缩梁封闭顶板，严禁超宽割帮，不使端面顶板冒落；翻出护帮板及时护帮，护住煤壁，防止片帮；是防止倒架的根本方法。
6 伪斜开采技术
采用伪斜角布设工作面是生产中较为常用的最简单防滑方法，根据不同条件，伪斜角约为煤层倾角的1/4～1/2，如布设适当，使上移量和下滑量相互抵消就能起防滑作用。设专人负责调架，调整下滑、上窜、间距、摆尾等，使支架与输送机垂直。在伪斜开采时，推移输送机槽时可抵消下滑，同时由下向上逐节推移输送机，可明显地减少输送机下滑，龙家堡煤矿201、203、202、307工作面在回采过程中均采用伪斜开采，采煤机单向割煤，由下向上逐节推移输送机，取得了防滑的良好效果。
7结束语
龙家堡矿综放工作面的实践，对进一步提高综放开采安全可靠性、全员效率、回采工效、资源回收率，以及进一步扩大综放工作面的适用范围，提高煤炭企业机械化水平，延长矿井的服务年限，起到了重要作用，为综采放顶煤开采积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999
[2] 陈炎光，徐永圻.中国采煤方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991
[3] 郭金明， 张仲春. 综合机械化采煤工作面过大拐角技术的探索与实践[J]. 煤炭技术.2008 年9 月，第27 卷第9 期：48，49
[4] 陈炎光， 钱鸣高. 中国煤矿采场围岩控制[M]. 中国矿业大学出版社.1994
作者简介：
姜福贵（1959.-），男（汉），吉林梅河口人，吉煤集团辽源矿业（集团）有限责任公司龙家堡矿矿长，高级工程师。
张延斌（1967.-），男（汉），吉林辉南人，吉煤集团辽源矿业（集团）有限责任公司生产技术部部长，高级工程师。
关键词：综放工作面；顶板控制；伪斜开采
1 概述
综放工作面破碎顶板端面冒顶对生产影响很大，其影响的因素之一是煤层及顶板的易冒落性，煤壁片帮也是导致增大端面空顶距的又一因素，片帮会使支护的滞后时间增加，可在煤层各个部位产生，尤其是随着采高的增加，煤壁上部更易于片帮。在煤壁片帮严重时，液压支架的护帮板常失去作用。端面距、片帮深度以及支架工作状态，包括支撑力、接顶状态，放煤量、放煤方法、推进速度是其外因。
2 破碎顶板控制技术
2.1. 铺顶网
不稳定的端面顶板已冒落，在进入顶梁上方时一般已很破碎，当支架降架前移时，只要侧护板稍有收回，降架量超过相邻支架侧护板高度时，浮煤就从间隙及端面漏下，同时使端面冒顶扩大，支架倾倒及相互咬架时有发生。有时连续十余架歪倒，工作面只能停产调架。铺顶网是改善上述情况的一种重要措施。工作面可全部或局部铺设。一般铺双层金属网。金属网搭接200mm，网扣100mm，铺网是在采煤机割煤前进行，割煤时将金属网捆绑到护帮板上勾回到前梁下防止割网，割煤后先松网利用伸缩梁、护帮板及时将网掩盖端面顶板及煤壁。
铺网工作虽然增加了工序，提高了吨煤投资，但由于铺网改善破碎顶板与支架的关系有良好效果，不失为控制破碎顶板的一项重要技术措施。
2.2 带压移架或擦顶移架
应采取带压移架方式，即移架时，先启动移架千斤顶，再缓慢降后柱点前柱，使移架时顶梁与顶板仍保持不小于10KN/m2的初撑阻力，带压前移。这样即使顶板出现破碎，由于带压移架，顶板不会出现明显松动，也不会冒落。这不仅可有效地提高控顶效果，也可加快移架速度。
2.3 适当提高初撑力
提高支架初撑力可以减少顶部离层，增强顶板自身强度，增加顶板的稳定性；提高支架对机道顶板的支撑力，减少工作面顶板端面破碎度及煤壁片帮；压实顶梁上及底座下浮矸，提高支撑系统刚度；充分利用支架额定支撑能力，减少顶底板相对移近量。初撑力的适当提高可减少支架的增阻值，从而减少顶板下沉量及安全阀开启率。
3工作面通过地质构造带
地质构造带包括：断层、褶曲、岩溶陷落柱、冲刷带及火成岩侵入等。综放工作面通过时，顶板破碎度增加，支架实际支护力降低，支架倒歪、端面冒顶等时有发生，当工作面局部出现落差较大的断层时，使整个工作面推进困难。
断层的产状对工作面的影响很大，据调查，断层的落差与工作面的产量和推进度成反比。若过断层时条件尚好，如围岩不太松软，可用采煤机截割，则影响较小；若围岩条件不利，如围岩松软易冒落或岩石坚硬须爆破开帮才能通过，则影响较大。断层与工作面夹角越小，则工作面遇到的破碎带越宽，对工作面推进影响越大。
3.1 通过断层的方法
工作面过断层方法，取决于断层的落差，煤层的厚度、支架的最小与最大工作高度，根据不同情况可以有三种过断层方式：
3.1.1当断层落差小于采高时，采煤机可直接采过。如果断层在工作面推进方向向上断离，可采用仰斜式开采强行通过断层的方法，其方法是将顶梁仰抬，采煤机每割一刀将滚筒抬高100～200mm，推移输送机，移架时要抬高底座并填入煤、矸石及木料，断层处顶板破碎时，要在顶梁上铺设金属网，并采取破碎顶板下的控顶措施。
如果煤层向下断离，可采用俯斜式开采强行通过断层的方法，其方法是降低采高，留顶煤；采煤机每割一刀下卧100～200mm，移架前支架地盘前脚拉底，移架后呈俯角状。
3.1.2断层落差较大时，需采煤机切割顶底板才能通过断层。若围岩坚硬，则需放震动炮或采取爆破挑顶拉底才能通过。202工作面回采过程中遇断层，断层在工作面推进方向向上断离，采用仰斜式开采强行通过断层的方法，将顶梁仰抬，采煤机每割一刀将滚筒抬高100～200mm，推移输送机，移架时要抬高底座并填入煤、矸石及木料，将工作面调整为走向25°仰斜开采，获得成功，并取得较好的经济效益。
3.1.3当断层落差大于采高的1.5倍或大于煤厚时，一般不采取强行通过的方法，只能另掘开切眼。203工作面推进至开切眼360m处遇到一断层贯穿工作面，与工作面夹角10°～60°不等，走向160m，落差8m，采用强行推过的方法，历时6个月，坑木消耗高，回采效率低，工人劳动强度大，以致经济效益差。
3.2通过断层时的措施
3.2.1适当调整工作面方向，以增加工作面与断层夹角，当围岩中等稳定以上时，此夹角应不小于20°～30°，当围岩不稳定时此夹角应增至30°～45°，但工作面调斜会导致工作面长度改变从而增减支架数量，施工时应权衡利弊。
3.2.2工作面过断层时，应按断层性质、落差及顶底板岩性等因素确定挑顶、拉底或同时挑顶和拉底量，即利于维护顶板又减少破岩量。
3.2.3岩石普式系数?<4时，可用采煤机直接截割，但牵引速度减慢，也可减少截割深度。若普式系数?>4时，或硬度虽然不大但岩石量较多，可采用爆破法，但应采取措施掩护附近支架。
3.2.4过断层时，要预先逐步降低采高，以增加支架的稳定性及减少破岩量，但支柱要留有较大的伸缩量，以免过断层期间支架压死。
3.2.5当工作面遇到断层的局部地段需拉底或留底进行仰、俯斜回采时，其相邻地段也要相应地拉底或留底，使输送机槽保持平缓过渡变化。
3.2.6当底板有台阶时，可利用单体液压支柱支在顶梁上，然后缩立柱将底座吊起，再移架上台阶。 3.2.7在通过断层期间，应创造良好的外部运输条件，使工作面能快速回采。
4 工作面转角开采
龙家堡煤矿203综采工作面为合理开发利用资源，在采区走向中部设计了24°的拐角，由于该工作面设备型号大，转载机总长度达53m，与胶带输送机搭接直接通过拐点是施工过程中的主要问题。所以在过拐点时通过设计合理调斜方法和比例；采取防止输送机上窜下滑和运输顺槽刷帮扩巷等有效措施；保证了调斜过程中的顶板稳定和运输设备的合理搭接。
根据203工作面的实际情况，选用胶带输送机转角装置，该设备可以代替两部胶带输送机的搭接运输，安装转弯装置后，其各种输送参数特性不改变，运行过程中可以节省大量电耗，提高系统安全性、可靠性。设备拆装运输方便，可长期反复使用经济效益显著。
第一次在拐点处安装转角装置，延伸胶带输送机尾与转载机搭接，角度与拐点角度一致为24°。转载机机头与卸载滚筒最小距离为15m，当转载机前移至最小距离时，转角装置向前移动24m，旋转角度为14°，用单体液压支柱将转载机向上帮靠与胶带输送机尾搭接。当转载机再次前移至最小距离时，拆除转角装置延伸胶带输送机尾直接与转载机搭接。由于拆除转角装置后转载机与胶带输送机形成一个夹角，推移转载机时在机头处和破碎机处打戗柱调整搭接角度。
目前，在转角开采技术中，工作面调斜方法主要有实中心调斜（即刮板运输机机尾不动，刮板运输机机头循环进度0.8m）和虚中心调斜（即刮板运输机机尾循环进度小于刮板运输机机头循环进度）两种。其中，实中心调斜工艺比较简单，对设备损坏小。但由于旋转端至调斜中心支架原地不动，顶板反复支撑次数逐渐增多，调斜中心处顶板管理困难。虚中心调斜将旋转中心设置在工作面范围之外，旋转过程中采面两端均有一定推进，可在一定程度上缓解顶板和煤壁难以维护的困难，但工程控制难度较大。
根据203工作面的实际情况和生产区队的技术力量，选用需中心调斜，刮板运输机机头循环进度0.8m，机尾循环进度0.3m，调斜比例为1比2.7。综采工作面转角开采过拐点的关键在于保证运输设备的合理搭接，在实际操作中根据顶板情况可采用虚实相结合的调斜方法，使刮板运输机机头与转载机的搭接距离合理。工作面调斜由推溜、移架控制，及时调整工作面支架及端头液压支架的方向。在工作面调斜过程中，一定要注意防止工作面前、后刮板运输机上、下窜，及时调整推溜顺序，必要时辅以人工打单体液压支柱配合调节支架方向及间隙。
根据端头液压支架和转载机的几何外形尺寸，在计算机上进行实物模拟，确定在运输顺槽过转弯点处向工作面需扩大断面的巷道长度为45m，拐点向外方向扩刷45m。过拐点处附近巷道最大宽度将达10.2m。支护方式采用打锚杆、锚索配合U型钢棚联合支护，并增加2-3个单体液压支柱中心顶的方式增加支护强度。
5 液压支架防倒的主要措施
液压支架在遇到下列情况时容易倒架：超高回采，过断层、老巷，顶板破碎而端面冒顶，底软使底座下陷，移架时降架过多，立柱自动卸载或误操作，支架歪斜后未及时调整。所以要采取严密的防范措施：（1）要保证端头支架在巷道内呈水平状的第一架的架设质量；（2）严格控制采高使有效采高低于支架最大支撑高度200～300mm；（3）坚持顺序上行移架、带压前移、擦顶移架、移后调架的原则。不要反复升架、频繁调架，移架前用相邻支架推移千斤顶顶住溜槽，保正移架行程。（4）升架前一般将侧护板伸出，使支架垂直顶板或有一定迎山角，然后按顺序升柱，升架后检查相邻支架侧护板对齐；（5）发现支架有倒、咬、歪现象时要及时调整；（6）工作面放煤，采用多轮次顺序的方法，使顶板均一下沉；（7）在顶板完整的情况下及时移架，利用顶梁侧护板调正支架状态，伸出伸缩梁封闭顶板，严禁超宽割帮，不使端面顶板冒落；翻出护帮板及时护帮，护住煤壁，防止片帮；是防止倒架的根本方法。
6 伪斜开采技术
采用伪斜角布设工作面是生产中较为常用的最简单防滑方法，根据不同条件，伪斜角约为煤层倾角的1/4～1/2，如布设适当，使上移量和下滑量相互抵消就能起防滑作用。设专人负责调架，调整下滑、上窜、间距、摆尾等，使支架与输送机垂直。在伪斜开采时，推移输送机槽时可抵消下滑，同时由下向上逐节推移输送机，可明显地减少输送机下滑，龙家堡煤矿201、203、202、307工作面在回采过程中均采用伪斜开采，采煤机单向割煤，由下向上逐节推移输送机，取得了防滑的良好效果。
7结束语
龙家堡矿综放工作面的实践，对进一步提高综放开采安全可靠性、全员效率、回采工效、资源回收率，以及进一步扩大综放工作面的适用范围，提高煤炭企业机械化水平，延长矿井的服务年限，起到了重要作用，为综采放顶煤开采积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999
[2] 陈炎光，徐永圻.中国采煤方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991
[3] 郭金明， 张仲春. 综合机械化采煤工作面过大拐角技术的探索与实践[J]. 煤炭技术.2008 年9 月，第27 卷第9 期：48，49
[4] 陈炎光， 钱鸣高. 中国煤矿采场围岩控制[M]. 中国矿业大学出版社.1994
作者简介：
姜福贵（1959.-），男（汉），吉林梅河口人，吉煤集团辽源矿业（集团）有限责任公司龙家堡矿矿长，高级工程师。
张延斌（1967.-），男（汉），吉林辉南人，吉煤集团辽源矿业（集团）有限责任公司生产技术部部长，高级工程师。