仰斜开采技术实例分析与探索

【摘 要】5105N工作面是单侯矿迄今为止上山角度最大，地质条件最为特殊的综采工作面。工作面先是下山推采，在最低点突然转为上山开采，其上山角度最大达23.5度，上山过程中工作面上顶穿过老巷，在不托煤顶开采的情况下工作面顶板难以控制，严重影响了工作面正规循环作业。因此，综采队全体管理人员千方百计研究方案，积极攻克技术难关，不辞劳苦现场盯岗，确保大角度上山安全顺利回采。

【关键词】工作面 顶板 上山

1 工作面情况简介

5105N工作面位于单侯矿首采区五煤，北为矿井边界，南为五煤集中皮带巷，西为设计的5104N工作面，东为东翼集中轨道巷，上为6107N采空区及6207N里采空区，下无采掘活动。

工作面长179m，煤层厚度平均4.4m，上山位置回风巷最大倾角23.5°、进风巷倾角5°。工作面采用124组ZY6600/21/45型掩护式液压支架支护顶板，回风巷采用锚网支护，局部地段加打锚索、钢带支护。

工作面老巷段长度约74m，全岩段39m（位于煤层之上），老巷道最大倾角19°，设计巷宽4.6m、巷高3.0m，采用锚网支护（老巷口往里约45m段使用钢带加强支护），工作面推采至老巷H7点前约24m开始揭露老巷底板。

从图1可以看出越往采面轨道巷方向等高线变密，往皮带巷方向等高线变化缓慢；也可以看出轨道巷与老巷水平位置关系。

从图2可以看出轨道巷上山角度比较大，并且轨道巷与老巷在竖直方向上的位置关系。

2 仰斜开采技术研究

开采技术要求如下：

（1）工作面的超前量按照标高差的一半（可根据现场实际情况超前量适当增大或缩小，但不超过标高差一半的±3m）及时进行调整，防止刮板输送机上蹿下跳；（2）上山阶段，工作面严格沿底回采，不准随意丢底煤及破底回采，这样可以保证工作面溜子上山角度与煤层上山角度一致，并加强采面工程质量管理，确保“三直两平”；（3）加强现场控顶护帮管理，存在支架咬卡倾倒及时处理，拉架一步一调；（4）当工作面倾角变化较大时，工作面采高控制在3.0～3.5m，防止片帮伤人；（5）上山开采中，采面与老巷贯通后，老巷与轨道巷超前之间煤壁为压力现象明显地段，此处为最弱点位置。根据现场顶板条件，为确保最弱点支护，在回风巷下帮向采面5—9组支架铺网，网的搭接不小于200 mm，使用16号铅丝联接，扣距200mm。（6）为确保端头和安全出口位置顶板安全，在回风巷腮角处用支架挑3米大板的方法进行支护，随割煤、拉架将板吃到老塘。大板一端挑在支架小梁上，另一端板头下打单体柱，在大板中间打一颗单体柱，单体柱影响割煤时方可回撤，不准提前回柱。

3 开采准备工作

在工作面开始上山之前，超前对轨道巷和老巷进行加固支护。

轨道巷加固方式采取在顶板打设锚索支护（锚索打设两趟，间距2.7m，距两帮1.5m），局部地段加打单体柱配合π钢（或大板）一梁三柱进行支护；老巷支护采取在巷道顶板打设两趟锚索（锚索打设两趟，间距2.7m，距两帮1.5m）、底板铺网和钢丝绳（网和钢丝绳联接成一个整体，并与巷帮联接，纵向均匀铺设7条50m钢丝绳，横向每间隔1.5m铺设一条钢丝绳，钢丝绳横纵向联接），之后对老巷里约50m进行填充，外段进行单体柱配合π钢一梁三柱支护（顺巷道打设2趟，支护距巷道下、上帮净距离为1200mm±100mm。）。

4 实际开采过程中遇见的问题

4.1 支架和刮板输送机没有及时追上上山角度，造成割底。

通过我们在井下现场使用卷尺、罗盘针对不同时期和不同位置的倾角和割底厚度进行观测，有利于指导实际生产，上山最大倾角23.5°，那么采面要追上煤层变化，必须不断上漂溜子，确保追上上山角度。

4.2 具体做法及措施：

采取在支架架脚和刮板输送机底槽下垫木料，所垫木料采用道木（150×150×1200mm）和大木墩（200×250×600mm），在刮板输送机底槽下垫木料时需要起吊输送机。垫木料、起吊输送机安全措施：

（1）开工前，对所有支架二次注液，与起吊无关人员远离现场；（2）使用单体柱辅助支架抬脚时，单体柱必须选好支点，打设牢固，拴好防崩绳，远方操作供液，人员躲开单体柱崩射可能波及的范围；（3）垫木料前，人员首先要观察起吊设备是否牢固可靠（确认好有无断链、飞钩、崩柱等情况），确认无危险后方可垫料。（4）起吊刮板输送机时严禁单个起吊点起吊，必须间隔三到四组支架再设一个起吊点，同时起吊，操作支架起吊时步调一致，缓慢给液，当底槽下可以垫木料时停止供液，支架手把打零位；（5）选择起吊点要牢固可靠，起吊大链使用沙钩或C型钩与起吊点联接牢固，沙钩或C型钩栓好防崩绳，沙钩或C型钩的选择必须牢固可靠，使用之前先检查完好性，损坏或变形的沙钩或C型钩严禁使用；（6）操作起吊时，所有人员躲入架箱内安全地点；垫木料时，严禁操作支架，机组和刮板输送机停机闭锁，人员作业时确保后路畅通，所有物料、工具等码放整齐。（7）选择起吊输送机时，所选择起吊点的支架上方顶板必须完好，无片帮和掉顶危险。

5 仰斜开采生产工艺总结

（1）将工作面布置为伪斜，减少工作面真倾角，借用移架时产生支架的上窜抵消支架的下滑；（2）严格控制采高和合理超前量，加快推采速度；（3）做好工作面管理与护顶工作，保持支架接顶有力，从而保证支架的稳定性；（4）在开采中充分利用支架的可伸缩梁作为临时支护，及时移架，避免漏顶，带压擦顶移架，不反复扰动顶板；（5）利用好支架侧护装置，解决支架倒架、咬架等现象。（6）要随时掌握溜子上漂量、采面倾角和煤层倾角的变化，防止采面割底过厚追顶困难致使工作面钻入底板，难以追上上山角度。

6 上山开采，顶板控制是关键，在安全管理上更加困难。

首先必须注意以下几个方面：（1）煤矸自溜性强、冲击力大，易于造成滑（滚）落、飞溅伤人，冲倒支架、冲坏设备；（2）顶板正压力减小、下滑力加大，支架稳定性差，易于发生倒架、设备下滑；（3）易于发生抽、漏、片、推、冒等顶板事故；（4）底板有下滑趋势，易于造成支架失稳。（5）工作面内各作业工序之间受到严格限制，生产技术、安全管理难度大。

因此，在上山开采过程中，必须加强顶板管理，做好安全防护措施。顶板管理主要在于支架的受力状态和员工的操作，必须确保支架接顶严实，有足够的支撑力，严禁空顶，使用好护帮板和伸缩梁做好临时支护，移架操作规范。安全防护最主要就是人员行走必须走架箱，机组司机和支架工站在支架架箱内作业，带上防护眼罩，特殊情况需要在输送机或煤壁侧作业时必须做到八个字“敲帮问顶、及时找掉”，当采高大于3.5m或倾角大于15°以上的情况下，可每间隔一组支架在两大柱前方挂金属网，确保大块飞溅后人员能够及时躲开波及范围。

参考文献：

[1] 徐永圻.煤矿开采学（修订本）.徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[2] 陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制.徐州：中国矿业大学出版社，1994.

[3] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制（修订本）.北京：煤炭工业出版社，1991.

[4] 《综采技术手册》编委会.综采技术手册.北京：煤炭工业出版社，1997.

作者简介：申军钢（1979—），毕业于中国矿业大学采矿工程专业，本科学历，采煤工程师，现于蔚州矿业公司单侯矿从事采煤技术管理工作。