大倾角煤层综合机械化开采关键技术分析.pdf

32/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺0 引言大倾角煤层占据到我国地下煤炭资源的重要部分，全面提升大倾角煤层的开采效果，精准把控开采关键技术要点，对于提升大倾角煤层开采质效非常关键1。1 工程概况某煤矿工作面属于综放工作面，煤层厚度在 59.6m，平均厚度在 7.6m，煤层倾角在 29 42，平均角度为37。从现场勘察来看，煤质属于无烟煤、不黏煤，在部分位置呈现出粉末状。在本次综合机械化开采的过程中，对于设备有着较高的要求，各项设备与技术应当适应煤层大倾角的要求，需要精准把控关键技术要点。2 大倾角煤层综合机械化开采关键技术要点2.1 液压支架技术要点第一，支架选型。从本次煤层大倾角的特点出发，在本次选择支架时，支架顶梁选择使用护帮板、伸缩梁、整体顶梁结构，可以达到及时支护效果，严防出现煤壁片帮冒顶问题。在支架侧面选择使用了柔性挡矸帘，更好确保现场开采安全。对于支架底座，选择使用整体刚性底座，在底座侧向，设置了导向梁式调架装置，实现对支架的及时调整。对于推移机构，选择使用了短推杆推式，在输送机装置连接上，选择使用软连接方式，主要目的是严防输送机出现损坏。在支架的主要支架构件上焊接上整体镗孔，从而提升支架稳定性，有效增强抗偏载能力。在支架顶梁的位置需要设置防倒千斤顶，在底座的后端需要安装后部输送机下滑千斤顶。第二，支护强度。在对设备进行选型时，支架支护强度是重要参数。在本次对支护强度进行选择时，主要是构建了围岩与支架相互作用数值模型，通过分析顶煤在不同位置时的支护强度和顶煤下沉位移关系得到，如图 1 所示。通过图 1 可知，当支护强度从 0.2MPa 提升到 0.6MPa 时，顶煤出现的下沉位移幅度相对较大，随着支护强度的不断提升，顶煤出现的下沉位移降低幅度已经非常小。这表明，随着支架支护强度提升到 0.6MPa，可以实现对巷道顶板的较好支护。所以，在本次选择支架时，支护强度应当控制在 0.6MPa。2.2 放煤工艺技术要点第一，确定放煤步距。从选择的采煤机来看，截深0.6m，本次对“一采一放”放煤步距设计为 0.6m，“两采一放”放煤步距设置为 1.2m，“三采一放”放煤步距为 1.8m，并对三种情况进行了模拟分析。通过统计分析得到，选择使用“一采一放”的方式，顶煤采出率大倾角煤层综合机械化开采关键技术分析武海军（山西焦煤山煤国际能源股份有限公司，山西长治 046600）摘要：以某工作面大倾角开采作为分析对象，对大倾角煤层综合机械化开采关键技术进行分析。通过使用数值模拟软件，得到了支架最佳的支护强度是 0.6MPa，通过对工作面放煤工艺步距进行了对比分析，得到了放煤步距设定为 1.2m 时，顶煤的采出率相对最佳，并从工作面防倒、防滑等方面，提出了针对性的控制措施，更好保证大倾角煤层综合机械化开采效果。关键词：大倾角煤层；综合机械化；开采；关键技术；研究图1 顶板下沉位移和支护强度之间的关系曲线2023.10 矿业装备/33在 57%左右；选择使用“两采一放”的方式，采出率在 78%左右；选择使用“三采一放”的方式，采出率在65%左右。根据计算可知，在本次进行开采时，应当选择“两采一放”的方式，将放煤步距设置在 1.2m。第二，放煤顺序。为了对支架稳定性、放煤顺序及顶煤采出率之间的关系进行深入研究，本次构建了 PFC数值模拟模型，对比研究了工作面从下向上进行放煤和从上到下进行放煤之间存在的主要区别。通过采取模拟的方式，可以得到两个方面的结论：选择使用上行放煤，顶煤的采出率在 88%左右，选择使用下行放煤的方式，采出率在 72%左右。可知选择使用上行放煤的采出率整体较高。从煤矸石堆积的情况来看，选择使用上行放煤，煤炭资源整体更加容易放出，但是容易形成顶煤漏空的问题。选择使用下行放煤的方式，顶煤整体的回收率相对不佳，但是工作面支架的稳定性明显提升。综合考虑提升支架稳定性与顶煤采出率，在本次工作面进行放煤时，设计采用分段间隔式放顶煤方式，全面增强对工作面上端的管理，保证支护系统的稳定性。在工作面上端 30m 的位置，选择使用从上到下间隔的方式进行放煤，其他的地段从下向上采取间隔放煤的方式进行放煤，这对于提升顶部煤炭采出率较为有利。为了将由上部落下的残留煤全部回收，在工作面下端 30m 的位置，选择采取补放的方式进行放煤，确保滚落煤能及时放出，有效提升工作面煤炭资源采出率。2.4 防倒、防滑技术要点在大倾角采煤过程中，最为重要的问题就是提升工作面设备防倒、防滑能力。在案例工作面开采时，重点把控如下四个方面的防倒、防滑技术要点。第一，为设备配备防倒、防滑装置。在各个支架之间增加了防倒千斤顶与防滑千斤顶。同时，在支架前方、后方的刮板运输机上，增加了防滑千斤顶。在本次工作面生产的过程中，全面控制好排头支架防倒与防滑问题是解决整个支架稳定性问题的关键所在。操作时，在每两个支架的底座前后，均设置了调架千斤顶。在工作面割煤时，技术人员最大限度的保证排头支架底板尽量处于平整状态，在对架子进行调节之前，技术人员将调架千斤顶全部调正之后，再进行架子的拉移。具体为：将1 号架做为导轨，将 2 号架拉动到位，然后将 2 号架做为导轨，将 1 号与 3 号架移动到位。技术人员在拉架之后，需要严格按照规定，使用单体支架对支架位置等进行辅助调整。第二，科学合理布置工作面。在对工作面进行布置时，重点从两个方面进行把控，从而更好提升防滑效果。一方面是在工作面倾斜方向上，选择使用倾斜圆弧过度的方式，对工作面进行布置，主要目的是，严防工作面出现工作面设备下滑或者支架出现倾倒的问题，全面增强支护效果。另一方面，在工作面推进过程中，选择使用伪斜的方式进行工作面布置，对工作面回采方向进行全面严格把控，对伪倾角进行及时调整，严防出现设备滑动的问题发生。第三，科学设置工作面开采参数。主要从两个方面进行控制。一方面，严格对采高进行控制，确保支架在科学高度，提升支架稳定性。另一方面，工作面长度需控制在合理范围中，减少设备累计下滑量。2.5 防止片帮冒顶的技术措施第一，全面增强支架初撑力。通过增强支架初撑力的方式，对于提升整个支护系统的刚度非常关键，有助于支架保持良好的工作状态，从而更好降低煤壁出现片帮的概率。第二，科学使用护帮装置。通过护帮装置的水平推力作用，有助于煤壁降低片帮的概率。因此，在本次工作面开采时，选择使用了护帮装置，选择使用了强力侧护板，对煤体实现全封闭。第三，提升了工作面推进速度。在本次工作面推进的过程中，适当增加了工作面的推进速度，在一定程度上降低了片帮的影响。此外，还采取了控制空顶范围、选择使用带压移架、对放煤量进行控制等技术措施，整体均取得了较好的防片帮、防冒顶的效果。3 结束语全面做好大倾角煤层开采关键技术的把控，对于提升大倾角煤层开采效果较为关键。但是从当前大倾角煤层开采情况来看，虽然整体的开采效果相对于先前有了提升，但是各个煤矿在实际开采时，在很多方面还有着较大的差距和不足。这就需要煤矿充分认识到大倾角煤层与其他煤层开采之间的差异，切实采取针对性措施，精准把控大倾角煤层开采技术要点，全面提升大倾角煤层开采效果。参考文献1 杨科,池小楼,刘帅.大倾角煤层综采工作面液压支架失稳机理与控制 J.煤炭学报,2018,43(7):1821-1828.