在我國現(xiàn)有煤炭產(chǎn)量和儲量中，厚煤層產(chǎn)量占原煤總產(chǎn)量的45%左右，厚煤層開采指的是井工開采煤層厚度3.5m以上，露天開采煤層厚度10m以上的煤層，是我國高產(chǎn)高效開采的主力煤層。針對我國厚煤層的特點，隨著采煤工藝的發(fā)展，先后發(fā)展出了分層開采、放頂煤開采和大采高綜采三種采煤方法[1]。目前，三種開采方法各具特色，在我國的礦山中都有應(yīng)用。徐礦集團張雙樓煤礦煤層平均厚度4m，其突出的特點是各個工作面的傾角比較大，且礦井水涌出量大。9307大采高綜采工作面，在平均傾角30°的條件下，通過技術(shù)探索與開采實踐，有效的解決了回采過程中存在的支架下滑、支架傾倒、頂板冒落、煤壁片幫嚴重等技術(shù)問題，創(chuàng)下了張雙樓煤礦月產(chǎn)最高水平，具備了月產(chǎn)135kt的生產(chǎn)能力。
1 9307綜采工作面地質(zhì)概況
9307工作面位于-500水平東二采區(qū)，工作面標高-468.1m～ -548.2m，地面標高+36.88m。9307工作面地層傾角為6°～33°，平均30°，煤層厚度2.2m～4.1m，平均厚度4m。工作面中部煤層中發(fā)育一偽頂泥巖區(qū)，區(qū)內(nèi)偽頂泥巖厚度0～3.0m；直接頂為細砂巖，厚22.6m；直接底為泥巖，厚2.6m。煤層直接頂板細砂巖裂隙發(fā)育一般，富水性弱?；夭蛇^程中上覆老峒及上部采空區(qū)內(nèi)動水將入工作面。工作面中西部面內(nèi)有105鉆孔，終孔于7煤底板，終孔標高-469.1m，封孔良好?；夭蓵r最大涌水量100m3/h ，正常涌水量80m3/h。相對瓦斯涌出量0.08m3/t，屬低瓦斯，煤塵爆炸指數(shù)35.06，有爆炸危險，屬Ⅱ級自燃發(fā)火煤層。
2 9307綜采工作面回采工藝及主要設(shè)備
回采工藝：
根據(jù)采區(qū)和工作面設(shè)計以及煤層的賦存條件，該面采用走向長臂大采高綜合機械化一次采全高后退采煤法，全部垮落法處理采空區(qū)頂板，選用國產(chǎn)無鏈牽引MG600/1385-WD型采煤機單向割煤，端部斜切進刀，截深0.8m，滾筒直徑2m。工作面采用一臺SGZ1000/1050型刮板輸送機，運輸巷采用一臺SZZ1000/400型轉(zhuǎn)載機，配備一套PLM3000輪式破碎機，鋪設(shè)四部膠帶輸送機運煤。
工作面選用67架ZY6800/20/42支持掩護型液壓支架支護頂板，移架采用追機作業(yè)，分段依次順序移架。上下端頭支護均采用錨網(wǎng)梁支護。工作面上、下兩巷自出口向外超高段使用HDJB-1000型金屬鉸接頂梁，DZ型系列單體液壓支柱做腿，配合半圓木扶雙排一梁一柱走向棚的超前支護，扶雙排走向棚的超前支護。
3 大采高綜采工作面存在的問題
根據(jù)國內(nèi)傾斜厚煤層大采高綜采工作面開采經(jīng)驗以及徐礦集團張雙樓煤礦9307工作面的實際情況，該工藝主要存在以下幾個面的問題：
3.1 工作面片幫，架前漏頂
大傾角大采高工作面在遇有來壓或構(gòu)造時，極易出現(xiàn)煤壁大面積片幫，片幫后端面距加大，頂板失去煤壁支撐，常造成冒頂事故。9307工作面上部比中部、下部易片幫；煤層增厚、坡度增大處易片幫；正斷層交面處易片幫、工作面來壓期間易片幫。因此必須及時采取有效措施，防止事故的發(fā)生。
3.2 “三滑一倒”問題
“三滑一倒”問題即工作面的支架、采煤機及刮板輸送機的下滑和支架的傾倒。
3.2.1 工作面輸送機下滑
大采高綜采工作面的裝備重量大，工作面傾角較大，工作面輸送機在回采工程中本身自重有下滑趨勢，加上原煤向下運輸、采煤機割煤時產(chǎn)生的阻力和采煤機牽引運行的綜合作用下，會使工作面輸送機在推移過程中產(chǎn)生向下滑移，進而帶動液壓支架下滑，從而影響生產(chǎn)。
3.2.2 采煤機下滑
因為每層傾角過大，采煤機因為重力分量的作用而產(chǎn)生下滑。
3.2.3 支架的下滑傾倒[2-4]
工作面輸送機的下滑往往會牽動液壓支架的下滑；另外由于煤層傾角的增大，液壓支架在合力力矩的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)而傾倒的可能性急劇增加；現(xiàn)場支架工人操作不當，特別是排頭支架和支架尾部的操作，而造成的支架下滑傾倒，支架倒滑后，不能有效支護頂板，嚴重時影響工作面生產(chǎn)。
4 工作面主要技術(shù)安全措施[5]
4.1 支架的防倒、防滑
對于傾斜煤層大采高綜采工作面，存在的主要問題是工作面大采高液壓支架的防倒防滑，根據(jù)國內(nèi)傾斜煤層綜采工作面開采經(jīng)驗，從工作面布置、安設(shè)防倒防滑裝置等方面開展工作：
?。?）工作面?zhèn)蝺A斜開采。為防止工作面刮板輸送機上竄下滑，工作面按偽斜推進，機頭超前機尾一定距離。根據(jù)張雙樓煤礦開采實踐，當煤層傾角≥25°時，要求運輸巷與切眼夾角成94°布置，即下端頭超前10m。調(diào)面時移架、推刮板輸送機工作應(yīng)協(xié)調(diào)及時，移架、推刮板輸送機后應(yīng)保證 “三直一平”，切實做到工作面“七條線”要求。
（2）工作面液壓支架安裝防倒、防滑千斤頂及活動側(cè)護板，防倒、防滑千斤頂采用下端頭3個支架連鎖，這類裝置是利用支架上裝設(shè)的防倒、防滑千斤頂，在移架時產(chǎn)生一定的推力，以防止支架傾倒、歪扭，并能進行架間調(diào)整。有效地控制了支架的迎山度和支架下滑。另外，在掩護支架上裝設(shè)的可活動側(cè)護板，除了用于架間防矸外，也具有一定的防倒、調(diào)架作用。
4.2 打密集支柱及掛網(wǎng)
在工作面下出口正對工作面1050刮板輸送機頭處，緊靠轉(zhuǎn)載機的下幫打一排單體密集，共6棵，間距0.5m；密集支柱垂直頂?shù)装?，初撐力不低?1.5MPa，支柱必須穿鐵鞋，支柱與頂板之間墊板皮；每次拉完機頭，必須重新打好密集支柱并掛好雙層金屬網(wǎng)，否則嚴禁運行工作面刮板輸送機；密集、掛網(wǎng)時，工作面上刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、煤機停電閉鎖。金屬網(wǎng)參數(shù)為5.0m×1.2m，緊貼密集上幫吊掛。
4.3 安設(shè)擋矸簾
擋矸簾采用液壓擋矸簾，工作面大傾角范圍安裝液壓擋矸簾，每道不超過15架，擋矸簾下邊距離工作面刮板輸送機上面不得超過300mm。煤機通過時打開擋矸簾，通過后立即放下?lián)蹴泛?，滯后不得超過5架。擋矸簾損壞后立即更換，工作面?zhèn)溆脫蹴泛煵坏蒙儆?副。
4.4 工作面防滾煤矸
煤矸在刮板輸送機里飛滾時，閉鎖1050刮板輸送機；板輸送機上方間隔15架設(shè)一液壓擋矸簾；在兩立柱上安裝特制金屬檔矸網(wǎng)；人員走人行道，嚴禁閑雜人員在支架立柱前方行走或停留；工作面作業(yè)點上方5m處支架下設(shè)置一道擋矸壩，擋矸壩是兩根半圓木傾向平行放置，再橫亙兩根半圓木，半圓木上鋪金屬網(wǎng)，半圓木與半圓木間、金屬網(wǎng)與半圓木間均用8#黑鐵絲系牢捆扎好而成；人員（下轉(zhuǎn)第328頁）（上接第295頁）在工作面內(nèi)工作時，時刻注意工作面煤幫、頂板和工作地點上方情況。
4.5 防止片幫控制頂板
由于本工作面極易發(fā)生煤壁片幫，首先從管理上加強工作面工程質(zhì)量管理，嚴格控制工作面采高，杜絕支架超高使用，確保支架處于良好狀態(tài)；發(fā)生片幫后，若端面距大于0.34m，及時移超前架；若移完超前架后，端面距仍大于0.34m，且不超過1.0m時，采取用厚120mm的半圓木搭接在支架前梁上挑起護頂?shù)拇胧?，半圓木前端抵住煤幫，與支架搭接長度不少于0.3m，在煤壁側(cè)半圓木的下方打上單體支柱；若移完超前架后，半圓木護頂失效時或端面距大于1.0m時，則采取過頂做超前檔措施。過頂做超前檔方法：用直徑180mm以上圓木做梁，扶走向棚，圓木搭在支架前梁上，搭接長度不少于0.3m，一架兩棚，一梁兩柱，柱子選用DZ系列單體及穿鐵鞋，拴好防倒繩，梁上用板皮或半圓木接實背嚴；頂從頂、幫穩(wěn)定的地點拉茬，自上而下進行。清理好退路，確認頂板穩(wěn)定安全可靠，方可上梁接頂。過頂期間人員進入煤壁區(qū)作業(yè)，工作面刮板輸送機、煤機必須停電閉鎖，工作面嚴禁操作支架，任何與過頂無關(guān)的人員不得進入煤壁區(qū)。
5 應(yīng)用效果
通過對大采高綜采工作面存在問題的分析，結(jié)合9307工作面實際情況，采取了支架防倒防滑措施、打密集支柱及掛網(wǎng)、安設(shè)擋矸簾、工作面防煤滾矸、防片幫控頂?shù)却胧┯行У奶岣吡斯ぷ髅娴陌踩禂?shù)，避免了頂板事故的發(fā)生，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。9307工作面采用大采高綜采以后，日產(chǎn)量高達4kt以上，平均月產(chǎn)可達120kt，與9419綜采放頂煤工作面相比，實現(xiàn)了傾斜厚煤層開采的高產(chǎn)高效。
1 9307綜采工作面地質(zhì)概況
9307工作面位于-500水平東二采區(qū)，工作面標高-468.1m～ -548.2m，地面標高+36.88m。9307工作面地層傾角為6°～33°，平均30°，煤層厚度2.2m～4.1m，平均厚度4m。工作面中部煤層中發(fā)育一偽頂泥巖區(qū)，區(qū)內(nèi)偽頂泥巖厚度0～3.0m；直接頂為細砂巖，厚22.6m；直接底為泥巖，厚2.6m。煤層直接頂板細砂巖裂隙發(fā)育一般，富水性弱?；夭蛇^程中上覆老峒及上部采空區(qū)內(nèi)動水將入工作面。工作面中西部面內(nèi)有105鉆孔，終孔于7煤底板，終孔標高-469.1m，封孔良好?；夭蓵r最大涌水量100m3/h ，正常涌水量80m3/h。相對瓦斯涌出量0.08m3/t，屬低瓦斯，煤塵爆炸指數(shù)35.06，有爆炸危險，屬Ⅱ級自燃發(fā)火煤層。
2 9307綜采工作面回采工藝及主要設(shè)備
回采工藝：
根據(jù)采區(qū)和工作面設(shè)計以及煤層的賦存條件，該面采用走向長臂大采高綜合機械化一次采全高后退采煤法，全部垮落法處理采空區(qū)頂板，選用國產(chǎn)無鏈牽引MG600/1385-WD型采煤機單向割煤，端部斜切進刀，截深0.8m，滾筒直徑2m。工作面采用一臺SGZ1000/1050型刮板輸送機，運輸巷采用一臺SZZ1000/400型轉(zhuǎn)載機，配備一套PLM3000輪式破碎機，鋪設(shè)四部膠帶輸送機運煤。
工作面選用67架ZY6800/20/42支持掩護型液壓支架支護頂板，移架采用追機作業(yè)，分段依次順序移架。上下端頭支護均采用錨網(wǎng)梁支護。工作面上、下兩巷自出口向外超高段使用HDJB-1000型金屬鉸接頂梁，DZ型系列單體液壓支柱做腿，配合半圓木扶雙排一梁一柱走向棚的超前支護，扶雙排走向棚的超前支護。
3 大采高綜采工作面存在的問題
根據(jù)國內(nèi)傾斜厚煤層大采高綜采工作面開采經(jīng)驗以及徐礦集團張雙樓煤礦9307工作面的實際情況，該工藝主要存在以下幾個面的問題：
3.1 工作面片幫，架前漏頂
大傾角大采高工作面在遇有來壓或構(gòu)造時，極易出現(xiàn)煤壁大面積片幫，片幫后端面距加大，頂板失去煤壁支撐，常造成冒頂事故。9307工作面上部比中部、下部易片幫；煤層增厚、坡度增大處易片幫；正斷層交面處易片幫、工作面來壓期間易片幫。因此必須及時采取有效措施，防止事故的發(fā)生。
3.2 “三滑一倒”問題
“三滑一倒”問題即工作面的支架、采煤機及刮板輸送機的下滑和支架的傾倒。
3.2.1 工作面輸送機下滑
大采高綜采工作面的裝備重量大，工作面傾角較大，工作面輸送機在回采工程中本身自重有下滑趨勢，加上原煤向下運輸、采煤機割煤時產(chǎn)生的阻力和采煤機牽引運行的綜合作用下，會使工作面輸送機在推移過程中產(chǎn)生向下滑移，進而帶動液壓支架下滑，從而影響生產(chǎn)。
3.2.2 采煤機下滑
因為每層傾角過大，采煤機因為重力分量的作用而產(chǎn)生下滑。
3.2.3 支架的下滑傾倒[2-4]
工作面輸送機的下滑往往會牽動液壓支架的下滑；另外由于煤層傾角的增大，液壓支架在合力力矩的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)而傾倒的可能性急劇增加；現(xiàn)場支架工人操作不當，特別是排頭支架和支架尾部的操作，而造成的支架下滑傾倒，支架倒滑后，不能有效支護頂板，嚴重時影響工作面生產(chǎn)。
4 工作面主要技術(shù)安全措施[5]
4.1 支架的防倒、防滑
對于傾斜煤層大采高綜采工作面，存在的主要問題是工作面大采高液壓支架的防倒防滑，根據(jù)國內(nèi)傾斜煤層綜采工作面開采經(jīng)驗，從工作面布置、安設(shè)防倒防滑裝置等方面開展工作：
?。?）工作面?zhèn)蝺A斜開采。為防止工作面刮板輸送機上竄下滑，工作面按偽斜推進，機頭超前機尾一定距離。根據(jù)張雙樓煤礦開采實踐，當煤層傾角≥25°時，要求運輸巷與切眼夾角成94°布置，即下端頭超前10m。調(diào)面時移架、推刮板輸送機工作應(yīng)協(xié)調(diào)及時，移架、推刮板輸送機后應(yīng)保證 “三直一平”，切實做到工作面“七條線”要求。
（2）工作面液壓支架安裝防倒、防滑千斤頂及活動側(cè)護板，防倒、防滑千斤頂采用下端頭3個支架連鎖，這類裝置是利用支架上裝設(shè)的防倒、防滑千斤頂，在移架時產(chǎn)生一定的推力，以防止支架傾倒、歪扭，并能進行架間調(diào)整。有效地控制了支架的迎山度和支架下滑。另外，在掩護支架上裝設(shè)的可活動側(cè)護板，除了用于架間防矸外，也具有一定的防倒、調(diào)架作用。
4.2 打密集支柱及掛網(wǎng)
在工作面下出口正對工作面1050刮板輸送機頭處，緊靠轉(zhuǎn)載機的下幫打一排單體密集，共6棵，間距0.5m；密集支柱垂直頂?shù)装?，初撐力不低?1.5MPa，支柱必須穿鐵鞋，支柱與頂板之間墊板皮；每次拉完機頭，必須重新打好密集支柱并掛好雙層金屬網(wǎng)，否則嚴禁運行工作面刮板輸送機；密集、掛網(wǎng)時，工作面上刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、煤機停電閉鎖。金屬網(wǎng)參數(shù)為5.0m×1.2m，緊貼密集上幫吊掛。
4.3 安設(shè)擋矸簾
擋矸簾采用液壓擋矸簾，工作面大傾角范圍安裝液壓擋矸簾，每道不超過15架，擋矸簾下邊距離工作面刮板輸送機上面不得超過300mm。煤機通過時打開擋矸簾，通過后立即放下?lián)蹴泛?，滯后不得超過5架。擋矸簾損壞后立即更換，工作面?zhèn)溆脫蹴泛煵坏蒙儆?副。
4.4 工作面防滾煤矸
煤矸在刮板輸送機里飛滾時，閉鎖1050刮板輸送機；板輸送機上方間隔15架設(shè)一液壓擋矸簾；在兩立柱上安裝特制金屬檔矸網(wǎng)；人員走人行道，嚴禁閑雜人員在支架立柱前方行走或停留；工作面作業(yè)點上方5m處支架下設(shè)置一道擋矸壩，擋矸壩是兩根半圓木傾向平行放置，再橫亙兩根半圓木，半圓木上鋪金屬網(wǎng)，半圓木與半圓木間、金屬網(wǎng)與半圓木間均用8#黑鐵絲系牢捆扎好而成；人員（下轉(zhuǎn)第328頁）（上接第295頁）在工作面內(nèi)工作時，時刻注意工作面煤幫、頂板和工作地點上方情況。
4.5 防止片幫控制頂板
由于本工作面極易發(fā)生煤壁片幫，首先從管理上加強工作面工程質(zhì)量管理，嚴格控制工作面采高，杜絕支架超高使用，確保支架處于良好狀態(tài)；發(fā)生片幫后，若端面距大于0.34m，及時移超前架；若移完超前架后，端面距仍大于0.34m，且不超過1.0m時，采取用厚120mm的半圓木搭接在支架前梁上挑起護頂?shù)拇胧?，半圓木前端抵住煤幫，與支架搭接長度不少于0.3m，在煤壁側(cè)半圓木的下方打上單體支柱；若移完超前架后，半圓木護頂失效時或端面距大于1.0m時，則采取過頂做超前檔措施。過頂做超前檔方法：用直徑180mm以上圓木做梁，扶走向棚，圓木搭在支架前梁上，搭接長度不少于0.3m，一架兩棚，一梁兩柱，柱子選用DZ系列單體及穿鐵鞋，拴好防倒繩，梁上用板皮或半圓木接實背嚴；頂從頂、幫穩(wěn)定的地點拉茬，自上而下進行。清理好退路，確認頂板穩(wěn)定安全可靠，方可上梁接頂。過頂期間人員進入煤壁區(qū)作業(yè)，工作面刮板輸送機、煤機必須停電閉鎖，工作面嚴禁操作支架，任何與過頂無關(guān)的人員不得進入煤壁區(qū)。
5 應(yīng)用效果
通過對大采高綜采工作面存在問題的分析，結(jié)合9307工作面實際情況，采取了支架防倒防滑措施、打密集支柱及掛網(wǎng)、安設(shè)擋矸簾、工作面防煤滾矸、防片幫控頂?shù)却胧┯行У奶岣吡斯ぷ髅娴陌踩禂?shù)，避免了頂板事故的發(fā)生，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。9307工作面采用大采高綜采以后，日產(chǎn)量高達4kt以上，平均月產(chǎn)可達120kt，與9419綜采放頂煤工作面相比，實現(xiàn)了傾斜厚煤層開采的高產(chǎn)高效。
