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[摘 要]大倾角煤层一般指埋藏倾角为35°～55°的煤层，巷道及工作面布置方式是大倾角煤层长壁大采高开采的核心技术之一，也是确保工作面回采取得成功的基础和关键，通过课题研究，改善大倾角、大采高条件下支架受力状态和设备运行条件，从根本上解决大倾角煤层综采长壁工作面上下端头行人、通风、运料不畅问题，减少大采高综采工作面基本支架对下端头支架斜面侧向推力，防止基本支架倾倒下滑问题；控制工作面运输机的上窜下滑，顺利实现大倾角煤层的长壁大采高开采。
[关键词]大倾角；走向长壁；大采高；“楔形”布置
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0036-01
1 工作面概况：
25221工作面布置5号煤层中，设计走向长度1813m，倾斜长度105m（64副支架），采用走向长壁综合机械化一次采全高采煤方法。工作面范围煤层走向近东西，倾向向南，倾角35.35°-46.53°平均倾角44°。煤层向西、向下逐渐变薄，厚度3.58-9.77m，平均厚度5.77m，结构复杂，含3-5层夹矸，煤矸互层1.4-2.5m，煤的硬度系数f=0.3-0.5。工作面直接顶板为灰白色含砾粗砂岩，泥质胶结、风化易碎，厚度2.32m，其上为以石英为主、抗风化能力强但层面发育的灰白色中砂岩，厚度16.59m，巖石单向抗压强度为79.9-100.2MPa。工作面底板为粗砂岩，灰白色，以石英为主，厚度为17.06m。工作面煤岩特性及煤岩柱状图如图1所示。
2 工作面“楔形”布置方式参数确定：
2.1 “楔形”布置方式可行性分析：
2.1.1刮板输送机运行允许有一定的弯曲度，只要降坡度在刮板输送机允许的弯曲度以内，刮板输送机就能正常运行，这个问题可以通过合理选择降坡度来解决。
2.1.1一般综采支架顶梁与底座宽度相等，如果将其用于降坡段，必然会发生挤架。解决降坡段挤架问题，在支架底座宽度一定时，依据降坡度合理、支架最大高度，设计窄顶梁大裕度的活动侧护板支架来解决。
2.1.3要确保采煤机在降坡段顺利通过，有两条途径可以实现，一是依据选用的采煤机型号及外形尺寸，确定可以正常通过的降坡度。二是依据确定的降坡度，设计采煤机外形尺寸。通过第二种途径实现相对难度要小。
2.2 “楔形”布置参数的确定：
开切眼的布置方式，自运输巷沿煤层顶板向上掘开切眼，切眼高度约2.5m，降坡角10°左右，在煤层中向上掘10-15m达采高4.5m，然后继续向上掘90-95m到至回风巷道，即掘通开切眼。根据液压支架的布置可以看出开切眼（工作面）的布置形式为：1#-10#液压支架沿降坡段布置，11#-60#液压支架按正常采高布置，布置形式为“楔形”布置形式。
3 工作面开切眼“楔形”布置方式：
通过分析，2130煤矿在认真总结各类采煤方法巷道布置成功经验的基础上，通过广泛技术咨询和重点考察调研，综合分析各种切眼布置的利弊，决定采用开切眼非直线形布置方式，即开切眼“楔形”布置方案。“楔形”布置方式图详见图2。
3.1 “楔形”布置方式的主要优点
大倾角大采高工作面采用“楔形”创新折线布置方式，一方面通过缓坡段缓解了工作面上段支架失稳（倾倒、下滑）对下段支架的冲力或挤压，提高了支护系统的整体稳定性；另一方面减少了工作面下部采空区冒落空间，使冒落矸石充填段上移，有利于工作面支护系统的稳定，特别是采高在该段变小，减小冒落矸石下滑冲击力，对支架冲击力也适当减缓，这种方式对大采高工作面装备防滑、端头支护及支架防倒等方面是非常有利的。“楔形”布置方式主要有以下特点：
3.1.1有效解决了长壁大采高面下出口不畅通“三机”空间制约配套的端头支架安装稳定性。消除了下出口的台阶，从根本上解决了大倾角工作面下口的行人、运料、通风不畅通问题。
3.1.2改善了排头支架受沿倾斜方向基本支架倾向力，减小了斜面基本支架对排头支架的侧向推力，效地遏制了以支架为主的大采高开采设备的整体下滑和支架倾倒，提高了工作面中上部支架的系统稳定性，防止支架挤咬及倾斜面支架倾倒。
3.1.3有效防止工作面运输机下滑问题，很好的解决了由于煤层底板太软带来的不利影响，基本杜绝了降坡段煤壁片帮，保证了工作面下端煤壁的稳定。
3.1.4改善了工作面安全生产条件，使长期难于解决的端头支护得到简化。减少端头移设困难及工序时间，提高了工作面回采工效，减少底板侧三角煤损失，提高了采面的回采率。
3.2 “楔形”布置方式需进一步解决的问题
3.2.1工作面的降坡段的日常管理难度大，降坡度不好控制，对采煤机运行及割煤操作技术要求更高。
2.2.2降坡段的采高难控制，降坡段刮板输送机的适应性要求更高，有时造成“三机配套”难度较大，对设备研制和配套及采煤工艺研究要求更高。
3.2.3降坡段处的煤壁属于煤层穿层段，易造成煤壁片帮抽顶，支架需及时护帮护顶，支架在降坡段被挤压。
4 结论
4.1在25221工作面开采中，科学地提出工作面“楔形”创新布置方式，减少了大倾角工作面基本支架对过渡支架的侧向推力，有效地遏制了以支架为主的开采装备在大倾角斜面状态下的倾倒、下滑，提高了支架系统的稳定性，保证了该范围内煤壁的稳定性和人员安全。
4.2在工作面沿“楔形”布置方式时，降坡段必须保证刮板机的正常运行并为采煤机创造良好的使用条件。在25221工作面开采中，较好地解决了降坡段的参数及控制方法，不仅减少了煤炭损失，而其提出了可以保证采煤机和输送机正常运行。
作者简介
颜小平（1984-），男，陕西韩城人，助理工程师，2006年毕业于陕西能源职业技术学院采矿专业，现任新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿副总工程师。
[关键词]大倾角；走向长壁；大采高；“楔形”布置
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0036-01
1 工作面概况：
25221工作面布置5号煤层中，设计走向长度1813m，倾斜长度105m（64副支架），采用走向长壁综合机械化一次采全高采煤方法。工作面范围煤层走向近东西，倾向向南，倾角35.35°-46.53°平均倾角44°。煤层向西、向下逐渐变薄，厚度3.58-9.77m，平均厚度5.77m，结构复杂，含3-5层夹矸，煤矸互层1.4-2.5m，煤的硬度系数f=0.3-0.5。工作面直接顶板为灰白色含砾粗砂岩，泥质胶结、风化易碎，厚度2.32m，其上为以石英为主、抗风化能力强但层面发育的灰白色中砂岩，厚度16.59m，巖石单向抗压强度为79.9-100.2MPa。工作面底板为粗砂岩，灰白色，以石英为主，厚度为17.06m。工作面煤岩特性及煤岩柱状图如图1所示。
2 工作面“楔形”布置方式参数确定：
2.1 “楔形”布置方式可行性分析：
2.1.1刮板输送机运行允许有一定的弯曲度，只要降坡度在刮板输送机允许的弯曲度以内，刮板输送机就能正常运行，这个问题可以通过合理选择降坡度来解决。
2.1.1一般综采支架顶梁与底座宽度相等，如果将其用于降坡段，必然会发生挤架。解决降坡段挤架问题，在支架底座宽度一定时，依据降坡度合理、支架最大高度，设计窄顶梁大裕度的活动侧护板支架来解决。
2.1.3要确保采煤机在降坡段顺利通过，有两条途径可以实现，一是依据选用的采煤机型号及外形尺寸，确定可以正常通过的降坡度。二是依据确定的降坡度，设计采煤机外形尺寸。通过第二种途径实现相对难度要小。
2.2 “楔形”布置参数的确定：
开切眼的布置方式，自运输巷沿煤层顶板向上掘开切眼，切眼高度约2.5m，降坡角10°左右，在煤层中向上掘10-15m达采高4.5m，然后继续向上掘90-95m到至回风巷道，即掘通开切眼。根据液压支架的布置可以看出开切眼（工作面）的布置形式为：1#-10#液压支架沿降坡段布置，11#-60#液压支架按正常采高布置，布置形式为“楔形”布置形式。
3 工作面开切眼“楔形”布置方式：
通过分析，2130煤矿在认真总结各类采煤方法巷道布置成功经验的基础上，通过广泛技术咨询和重点考察调研，综合分析各种切眼布置的利弊，决定采用开切眼非直线形布置方式，即开切眼“楔形”布置方案。“楔形”布置方式图详见图2。
3.1 “楔形”布置方式的主要优点
大倾角大采高工作面采用“楔形”创新折线布置方式，一方面通过缓坡段缓解了工作面上段支架失稳（倾倒、下滑）对下段支架的冲力或挤压，提高了支护系统的整体稳定性；另一方面减少了工作面下部采空区冒落空间，使冒落矸石充填段上移，有利于工作面支护系统的稳定，特别是采高在该段变小，减小冒落矸石下滑冲击力，对支架冲击力也适当减缓，这种方式对大采高工作面装备防滑、端头支护及支架防倒等方面是非常有利的。“楔形”布置方式主要有以下特点：
3.1.1有效解决了长壁大采高面下出口不畅通“三机”空间制约配套的端头支架安装稳定性。消除了下出口的台阶，从根本上解决了大倾角工作面下口的行人、运料、通风不畅通问题。
3.1.2改善了排头支架受沿倾斜方向基本支架倾向力，减小了斜面基本支架对排头支架的侧向推力，效地遏制了以支架为主的大采高开采设备的整体下滑和支架倾倒，提高了工作面中上部支架的系统稳定性，防止支架挤咬及倾斜面支架倾倒。
3.1.3有效防止工作面运输机下滑问题，很好的解决了由于煤层底板太软带来的不利影响，基本杜绝了降坡段煤壁片帮，保证了工作面下端煤壁的稳定。
3.1.4改善了工作面安全生产条件，使长期难于解决的端头支护得到简化。减少端头移设困难及工序时间，提高了工作面回采工效，减少底板侧三角煤损失，提高了采面的回采率。
3.2 “楔形”布置方式需进一步解决的问题
3.2.1工作面的降坡段的日常管理难度大，降坡度不好控制，对采煤机运行及割煤操作技术要求更高。
2.2.2降坡段的采高难控制，降坡段刮板输送机的适应性要求更高，有时造成“三机配套”难度较大，对设备研制和配套及采煤工艺研究要求更高。
3.2.3降坡段处的煤壁属于煤层穿层段，易造成煤壁片帮抽顶，支架需及时护帮护顶，支架在降坡段被挤压。
4 结论
4.1在25221工作面开采中，科学地提出工作面“楔形”创新布置方式，减少了大倾角工作面基本支架对过渡支架的侧向推力，有效地遏制了以支架为主的开采装备在大倾角斜面状态下的倾倒、下滑，提高了支架系统的稳定性，保证了该范围内煤壁的稳定性和人员安全。
4.2在工作面沿“楔形”布置方式时，降坡段必须保证刮板机的正常运行并为采煤机创造良好的使用条件。在25221工作面开采中，较好地解决了降坡段的参数及控制方法，不仅减少了煤炭损失，而其提出了可以保证采煤机和输送机正常运行。
作者简介
颜小平（1984-），男，陕西韩城人，助理工程师，2006年毕业于陕西能源职业技术学院采矿专业，现任新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿副总工程师。