急倾斜工作面安全高效开采分析

1 工程概述

A 矿 4011 工作面位于井下西部采区，主采煤层为4# 煤层，煤层厚度介于 1.8～2.7 m，局部含有夹矸，倾角介于 36°～46°，为典型的急倾斜工作面。该工作面设计走向长度 1 500 m，倾向长度 130 m，工作面上部直接顶为灰质泥岩，厚度均值 7.5 m，强度较弱，容易冒落;基本顶为泥质粉砂岩，厚度均值 15 m，强度一般。整个工作面设计采用综合机械化开采技术，其中，采煤 机 型 号 为 MG250/600-AWD， 液 压 支 架 型 号 为ZQY2800-11/25，刮板运输机型号为 SGZ-730/320。

2 急倾斜工作面安全高效开采关键技术

2.1 工艺流程改进和控制

2.1.1 架溜上下调整分析

A 矿 4011 工作面由于倾角大、走向变化大，在其运输巷和回风巷的掘设作业中选用分段定向施工工艺，两条巷道均存在坡度变化起伏大、中部存在转弯、工作面倾向长度变化明显等问题。这就需要在回采作业时，适时对支架和刮板运输机进行上提或下放作业，从而确保在深部回采时不会下滑到机巷中，同时要确保回采面下出口无架段长度大于 2 500 mm[2]。在现场实践中发现，实现工作面支架和刮板运输机的有效上提或下放，最为直接的方式是对支架俯仰角进行调整并确保其一致，同时下放相邻支架对活动支架的移动方向进行调控。图 1 所示为支架俯仰与支架上提或下放的关系示意图。当支架前端上仰时，可在移动中现支架上提;当支架前端下俯时，可在移动过程中实现下放。

特别是在上提或下放作业中，当巷道方向或坡度存在显著变化时，需要结合具体变化情况对支架俯仰角进行预先调整，通常调整作业应当超前 20 m 的距离完成。为确保作业安全性，避免发生支架或溜子下滑，工作面每向前推移一刀，其支架和溜子的上提量或下放量不能超过 100 mm[3]。

2.1.2 支架加减控制分析

A 矿 4011 急倾斜工作面受限于运输巷断面尺寸，加之巷道内布设有转载机、破碎机等各类运输装置，一旦工作面长度改变，需要对工作面支架数量进行增减，这时不仅需增减的设备无法通过运输巷运装，而且在工作面上部端头也无法安装端部支架。因此，为确保急倾斜工作面作业人员的有效作业，并在降低作业强度的同时提升作业效率，应当尽量缩减工作面上下出口区段无架支护的长度。其中，在上出口区域，应当确保支架有效护顶至回风巷下部边缘;在下出口区域，应当通过适时调节刮板运输机或支架位置，尽可能缩短无架段长度[4]。

2.1.3 割煤控制分析

在 A 矿 4011 急倾斜工作面回采中采用单向下行割煤作业的方式，上行跑空刀收浮煤，这不仅是安全作业的需要，更是避免设备整体滑落和降低作业负荷的需要。因为若采用上行割煤工艺，则采煤机运行的负荷及阻力相对较大，容易引起回采设备的损坏。因此，在作业班次收班时，应当确保采煤设备完成一次回采进刀程序，并将设备停在回采面出口处。这样做，一方面可以确保采煤机__时间得到有效检修，避免发生煤壁片帮伤人事件;另一方面完成推溜进刀后，能够为每个班次的工作面平直度检验提供便利，从而实现对工作面开采质量的控制。

2.1.4 推溜移架顺序分析

在 4011 急倾斜工作面的下行割煤作业中，采用滞后跟机移架的作业方式，煤层回采后需立即进行顶板支护，并自上而下依次挪移支架，且所有活动支架保持足够的空间，确保下一支架具备充足的稳定限位，从而避免发生下滑现象。而在工作面上行跑空刀时，应当滞后跟机推溜子，推溜顺序为自下而上，这是因为自上而下推溜时，鉴于下部固定，运输机始终保持一定的下滑趋势，这使得作业时极易出现运输机下滑现象，威胁作业安全[5]。

2.1.5 推溜过程控制分析

在急倾斜工作面中，防滑千斤顶的应用是确保作业有效性的关键所在。在井下急倾斜工作面进行推溜作业时，应当确保布设于支架底座上的防滑千斤顶始终保持受力状态，从而确保其所控制的推拉杆的运行方向充分适应支架和溜子的上下调整需求，从而避免刮板运输机出现下坠现象。

2.2 飞矸控制

急倾斜或大倾角工作面生产作业中防止飞矸伤人，是确保作业安全的重中之重。这就要求刮板运输机面挡矸板能够充分贴合工作面采高变化，实现随采高升降[6]。此外，基于安全考虑，整个工作面在布设上应当采用真倾斜布设方式，在条件允许或受控制的条件下，采用俯角不超过 3°的伪倾斜布设方式，同时支架仍采用水平推进作业方式，从而更好地防止飞矸现象发生。

3 结语

通过对 A 矿急倾斜工作面开展安全高效开采探究，工作面自 2018 年投产以来，先后共计推进 900 m，全程未出现任何作业支架滑倒或矸石滑落伤人事故，作业安全性得到充分的保障;特别是相较于 A 矿以往急倾斜工作面回采中所采用的密集支护回采工艺而言，改良提升效果明显，不仅作业效率提升明显，而且煤炭回采收益增幅显著，为矿井的高效发展提供了有力助推。