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1、5310 大采高工作面过大倾角、大坡段回采实践与探索1 实施背景5310 工作面是我矿首个大采高工作面，从巷道设计、设备选型都是第一次，回采过程中无论是工程质量的控制还是机电设备检修与事故预防，都没有经验可供参考，尤其是工作面在推进度 300-600m 区段，工作面处于一个走向大坡段（坡度最大达到12.5） ，倾向大落差（机头机尾最大落差达 33.1m）的区段， 且进入异常区、薄煤区、含有冲刷带、断层、陷落柱等地质构造，这种地质条件在成庄矿是前所未有的，因此对工作面倾向坡度、走向坡度的调整、溜子前后串、支架防倒都提出了很大的要求和挑战。回采过程中我们一直在实践中摸索，在摸索中前进，也因此走过了
2、一些弯路。当然，我们在走弯路的同时，不断地吸取教训，回顾与总结出了大采高工作面通过大倾角、大坡段时的有效方法。为以后的大采高工作面的生产提供了科学的理论指导与可靠的实践经验。1.1 5310 工作面基本情况：1.1.1 工作面参数：5310 大采高工作面井下位于成庄矿五盘区中部，东西两边均为实体煤。该工 作 面 走 向 长 ： 2559m，倾 斜 长 ： 245m，煤层总厚度： 5.75m， 煤 层 倾 角： 212。1.1.2 地质构造：5310 工作面主 要 受 一 个 背 斜 和 一 个 向 斜 控 制 ， 向 斜 轴 部 距 切 眼140m231.5m 左 右 ， 背 斜 轴 部 距
3、切 眼 1130m1139m 左 右 ； 工 作 面 内 共 有 4 个 断 层 、 4 个陷 落 柱 、 4 个 异 常 区 、 两 个 薄 煤 区 以 及 一 个 冲 刷 带 ， 具 体 情 况 如 下 ： 1.1.3 薄 煤 区 ： 在 距 切 中 以 南 146.5-631.5m（ 485m） 范 围 内 ， 煤 厚 为 1.5 4.5m，在 距 切 中 以 南 905 1059m（ 154m） 范 围 内 ， 煤 厚 为 4 4.5m。 对 工 作 面 回 采 影 响 很 大 ；1.1.4 机头机尾高差：表一 5310 大采高工作面机头、机尾高差表推进度机头、机尾高 差测量控制水平宽
4、度近 实 际水平宽度近 实 际倾斜宽度0 14.244 251.400 251.415 251.803 120 22.916 251.398 251.499 252.440240 29.376 251.348 251.357 253.059360 33.021 251.267 251.302 253.427 1.1.5 进回风巷道坡度图一 53103 巷推进度 300-600m 巷道实测剖面图图二 53105 巷 300-700m 巷道实测剖面图500 33.109 251.254 251.296 253.426540 30.857 251.234 251.289 253.122580 26.
5、178 251.209 251.279 252.569综合以上因素，5310 大采高工作面回采过程中遇到了以下困难：（1）薄煤区在推进度 136.5m-631.5m，总长 485m，煤厚仅 1.5m-4.5m， ；（2）第一异常区在推进度 80m-395m，坑透衰减值最大达到-35；（3）异常区内冲刷带从推进度 265m 开始影响到推进度 450m 左右；（4）遇到断层 F108、 F97、F93、陷落柱 X121。（5）推进度 360-500m，机头机尾落差达 33m；（6）进回风巷同时上陡坡最大坡度达到 12.5。以上的影响因素，给回采过程中对工作面倾向方向、走向方向的坡度控制以及溜子的前
6、后窜控制、支架防倒都提出了很大的挑战。1.1.6 回采实践过程在实际回采过程中，由于进回风巷道的上大坡以及机头机尾的大落差，工作面既要保持好倾向（机头机尾）方向的坡度，同时要调整好走向方向的坡度，随着巷道一起上坡。由于没有科学的、数据性的理论指导和以往实践经验，并且以往从没有遇到过这么大的机头机尾落差和走向大坡段，只是凭着验收员、机组司机的经验根据现场情况做一些调整临时性的调整，稍有不慎就会导致一些工程质量控制方面的事故。以下是回采过程中由于工程质量控制不当导致的溜子后窜与底板上漂的事故：5 月 3 日中午班，机头推进度 54m，机尾推进度 66m，机头机尾进度差为 12m，机头机尾落差为 1
7、9m。由于溜子后窜导致机组在机头无法将三角区底煤割透，导致溜子机头与转载机无法顺利顶出，严重制约生产，造成一周之多没有正常生产。9 月 9 日中午班，工作面推进度进风：396m，回风：411m。由于工作面后半部整个底板上抬幅度过大，其中，机尾上漂读数为 16，56#-85#架溜子上漂度数达到18，导致机组无法正常割底，中班接班后用时 4 小时，对机尾进行放炮卧底、压溜，然后机组对 56#-85#架扫底，晚班接班后从 20：00 至 00:00，对 65#-85#架煤帮及溜槽下清煤，卧底、压溜。最后，中班、晚班将近两个生产班总共割煤 0.5 刀，对生产造成很大影响。2 内涵和做法在经历了重重困难
8、之后，我们主要采取了以下一些做法来控制工作面倾向、走向坡度以及溜子前后窜、支架防倒。2.1 倾向坡度控制在回采过程中我们主要考虑两个方面的因素：一是工程质量控制。要保证工作面顶底板的坡度调整处于受控范围，确保工作面的正常推进；另一方面考虑资源回收率。要在保证工作面正常回采的前提下，争取最大的资源回收率。大采高工作面机组机身总长约 15.7m，在工作面占 9 个支架。根据以往的经验以及曾经出现过的机头上漂事故，机头段至少要保证一个机身距离的底板放平，因此机头至少要有 9 个架放平，再考虑 2 个架的富余量，我们把机头放平段控制到 1-13#架（1#、2#支架在巷道内） 。过了机头平段以后，随之要
9、进行一个下坡找底板的过程。找底板时坡度越大，找底越快，资源回收率越高，但是坡度越大，对机电设备提出的挑战也越大。尤其是向机头行走上坡再加上过陷落柱、冲刷带等地质构造割矸时，机组牵引负荷急剧增大，无论是对牵引电机还是截割电机都会有很大的损害；溜子方面，坡度过大会导致溜子运输负荷增大，驱动电机电流增大，稍有不慎就会导致压溜事故，制约生产；支架方面，坡度过大就会导致倒架、咬架，一旦发生事故，都会对生产造成较大影响。找底板时坡度越小，工作面工程质量越容易控制，对机电设备损害越小，但是资源回收率就会降低，影响经济效益。因此，经过一段时间的摸索以后，我们在这几个相互矛盾的因素中找出了一个较为合适的坡度控制
10、。即：工作面找底区段溜子倾向坡度控制在13。控制到 13后，既能保证确保机组、支架、溜子等设备的正常运转。又能很快找到底板，减少资源损失。主要做法：机头 1#-13#架放平，14#-18#架是一个过渡段，18#架向后保持一个 13的坡度，在 70#架左右时就能够找到煤层底板，随后对 70#架向后跟着煤层底板走。2.2 走向坡度控制 由于进回风巷都是处于上坡，回采过程中要保证工作面溜子整体有一定的上漂，才能保证工作面跟随巷道一起上坡，然而溜子上漂超过一定度数，机组无法割底以后，溜子就会一直上漂，度数越来越大，最终处于失控状态，需要停下来进行卧底、压溜，对生产造成影响；如果上漂幅度过小，会导致工作
11、面底板钻入矸底，对工作面工程质量控制与机电设备造成影响。在实际回采过程中我们发现，如果溜子上漂幅度超过18时，溜子将处于失控状态，机组就无法对底板坡度进行调整。因此我们最终将溜子走向方向坡度控制在 18以内。主要做法：各班交接班时，必须由机组司机和验收员从机头至机尾每隔 10 架对溜子倾向方向与走向方向的坡度进行测量，倾向方向以电缆槽上边为准进行测量，走向方向以溜子刮板为准进行测量。倾向方向以 13为标准，大于 13的地方要底板向下挖，小于13的地方底板向上抬。走向方向以 18为红线，度决不能大于 18，否则就要进行人工卧底、压溜。2.3 溜子前后窜控制溜子前后窜与拉架顺序、顶溜方向、机头机尾
12、进度差等多种因素有关，其中最主要也是最重要的因素是机头机尾的进度差，控制机头机尾进度差是控制溜子前后窜的主要手段，即将工作面布置为伪斜开采。经过一段时间的摸索以后，我们发现以往放顶煤控制溜子前后窜的经验不适用于大采高工作面，也因此导致了初采过程中的溜子后窜事故。在机头机尾落差在 33m 时，将溜子机尾进度超前机头 20m 进行控制，溜子基本不会出现大幅度的前后窜，并且发生前后窜时能够及时的做出调整并且处于受控范围。主要做法：在保证溜子机头人行侧安全出口的前提下，允许溜子有一定程度的前窜，但是绝不允许后窜，以转载机槽帮距工作面煤壁距离为测量依据，各班交接班，测量工溜垂直电机距行人侧煤壁距离与转载
13、机槽帮距工作面煤壁距离。（1）当转载机槽帮距工作面煤壁距离小于 1.2m 时，判断为溜子后窜，及时采取磨机尾的方式，将机头机尾进度差扩大 2-3m，随后正常回采。生产过程中注意观察溜子前后窜动态，如果没有前窜，继续进行磨角；如果发现溜子向前移动，停止磨角，正常回采。（2）当转载机槽帮距工作面煤壁距离大于 1.2m 时，判断为溜子前窜，生产过程中注意观察前窜速度以及溜子机头人行侧的安全出口宽度，如果溜子一直前窜至影响安全出口宽度时，对机头进行磨角，将机头机尾进度差缩小 1-2m，随后正常回采。生产过程中注意观察溜子前后窜动态，如果没有后窜，继续进行磨角；如果发现溜子向后移动，停止磨角，正常回采。
14、2.4 工作面支架倒架控制工作面倒架与工作面倾向坡度大、底板调整不平出现坑洼、顶板破碎以及拉架方式等因素都有关系，如果底板坡度较大，并且出现坑洼，顶板破碎、支架无法升紧，拉架时不进行调整，就很容易造成工作面倒架。主要做法：（1）工作面走向坡度要平缓过渡，底板调整要微调、缓调，杜绝底板在局部地区出现坑坑洼洼；（2）控制好工作面顶板，采取超前拉架、追机拉架、插板与一级护帮联合使用等手段，防止顶板漏矸。（3）拉架方式。支架倒架不会是短期内发生，一般都是在几天甚至十几天的时间内逐步形成的，因此一定要做到提前预防，一旦发现支架有倒架趋势就及时采取措施。拉架时打住侧护板，利用支架侧护板相互作用力制止支架继续倒架。还可采取在拉架时在支架下方打单体柱戗柱，利用反作用力将支架逐步扶正，拉过架后将支架升紧、升平。3 实施效果通过严格执行以上的控制方法与手段，以科学合理的理论数据为指导，紧密结合现场实际情况，在做到资源回收率最大化的前提下，杜绝了由于溜子上漂严重而进行放炮、人工清煤、卧底压溜以及溜子后窜机头无法割三角区底煤的工程质量事故，将工作面工程质量总体控制在一个科学、合理、可控的范围之内。项目负责单位：成庄矿综采三队材料总结人： 刘贵云成果创造人： 冯建文 黄海林
