重庆能投渝新能源有限公司逢春煤矿重庆401447
摘要：本文论述了急倾斜薄煤层综合机械化开采在逢春煤矿的成功应用，解决了急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化开采这一世界难题，在我国急倾斜开采矿井具有广阔的推广应用前景。
关键词：急倾斜薄煤层，机械化采煤，技术研究
一、项目背景
逢春煤矿主采M6、M7、M8煤层，其中M6、M7煤层为薄煤层（作为保护层开采），M8煤层为中厚煤层。采煤方法采用走向长壁俯伪斜正台阶采煤法，风镐落煤，溜槽自溜，全部垮落法管理顶板。支护方式M6煤层采用液压单体加铰接顶梁支护，M7、M8煤层采用多边形柔性掩护支架支护。工作面实行“三八制”作业，三班生产，薄煤层工作面平均每月产量4000t，月推进度25m，劳动定员85人。该采煤方法员工劳动强度大，回采效率低，安全威胁大。因此改变现有的落后工艺，走急倾斜煤层综合机械化开采的道路已刻不容缓。2010年10月，重庆能源投资集团正式将急倾斜薄煤层综采科研项目立项，组建科研小组，先后到乌克兰顿巴斯、黑龙江七台河、四川攀枝花、绿水洞等实地考察调研。
2011年、2013年先后进行了两次急倾斜薄煤层俯伪斜综采试验，在此基础上不断总结完善，于2015年开始在重庆松藻煤电有限责任公司逢春煤矿S2611工作面进行工业性试验。
二、急倾斜薄煤层综采需要解决的问题
（1）急倾斜煤层综采工艺复杂、难度大。
与煤层倾角较小的综采工作面割煤、装煤、推溜、拉架相比，急倾斜综采工作面有其特殊难度，相关工作不能平行作业，且传统的推溜拉架顺序不能避免设备整体下滑。
（2）工作面飞矸易伤人、损坏设备。
急倾斜工作面落煤或片帮产生的煤体及冒顶、推底等产生的矸石会沿工作面倾斜方向加速向下滑落，造成砸伤工作面工作人员和损坏设备，同时大量煤体整体下滑后会冲坏或堵塞工作面下出口，影响工作面正常生产。
（3）工作面设备防滑、防倒难度大。
煤矿急倾斜薄煤层采用综合机械化开采，倾斜煤层工作面顶板受到平行层面的分力要大于垂直层面的分力，导致设备稳定性差，容易倾倒。因倾角大，受重力影响，液压支架、刮板机、刮板机上采煤机的重量，向下分力较大，使设备容易下滑。
（4）采场空间对设备性能要求高。
急倾斜薄煤层倾角大，作业空间小，工作环境恶劣，对设备性能要求高，功能要求齐全，工作面设备必须具有远程控制操作功能；具备防倒、防滑能力；采煤设备要牵引力大、体积小、制动力好；液压支架对顶，底板防护能力要好。
三、解决问题的思路及对策
（一）采煤工艺的确定
通过多次论证与现场试验，最终确立了急倾斜薄煤层俯伪斜走向长壁式综合机械化采煤工艺。
工作面俯伪斜走向长壁式布置方式，煤矸沿煤壁自溜，巷道布置简单，掘进率低，工作面可连续推进，煤炭回收率高，有利于实现机械化开采。滚筒式采煤机落煤，三角斜切式进刀，煤矸靠工作面煤壁侧自溜，采煤机双向割煤，往返一次完成一个循环，每割一刀煤，支架、刮板输送机前移一个步距。工作面整体推导向输送机，液压支架支护顶底板，全部垮落法管理顶板。
（二）工作面防飞矸技术
1、俯伪斜角度的确定。
急倾斜工作面采用俯伪斜布置方式，工作面煤矸沿煤壁自溜，减少了工作面飞矸对设备及人员的威胁。根据工作面空间关系分析，溜煤速度与层面角之间的关系，在保证煤炭自溜要求前提下，应尽量降低层面角。通过液压支架数据计算，当层面角小于68°时，上摆量的纠正能力不足，且支架宽度过窄易挤死架；当层面角大于78°时，对应的支架宽度过大，接近支架能够达到的最大宽度，使支架失去了调节能力，易倒架。确定支架适应层面角范围，在保证煤炭自溜要求的同时能尽量降低煤炭自溜速度。
2、工作面设置纵向挡矸板、横向挡矸帘。
（1）在每架支架顶梁腹部设有千斤顶内置式防飞矸装置，从本质上解决了飞矸伤人，增强了对支架内部部件的防护作用，同时有利于电缆、水管的拖移，防止坠入煤壁侧。
（2）支架尾部后连杆上设置有固定挡矸板结构，掩护梁活动侧护板后部设置有“刚柔并济”的挡矸装置，可有效地防止后部矸石窜入支架内部，保证了支架内部作业空间的安全。
（3）支架下方安设柔性挡网，有效的防止飞矸窜入支架内部同时便于人员同行。
（4）支架、采煤机远程控制技术，保证人员作业安全。
（三）工作面设备防滑、防倒技术
1、采用专用排头支架。
工作面前6架支架采用ZJYG2400/8.5/19型液压支架，支架间采用防倒、防滑油缸。保证排头架连为整体，工作过程中不下滑。
2、工作面斜拉油缸及底调装置。
通过斜拉油缸在每次推溜后将导向输送机上提，通过底调装置可以上提下移的支架，保证设备整体不下滑。
3、推移装置及其滑道采用斜向上倾斜一定角度的非常规结构设计。推导向输送机时自然有一个向上的分力，减少溜子下滑的可能；推移装置在伸出达到最大行程时，推杆向下摆动达到水平状态，因此能够保证推杆在前后移动范围内始终向上或水平移动，有效的限制了输送机向下滑动。
4、工作面采用整体推溜、自下向上逐架拉架，达到设备整体防滑效果。
（四）工作面设备配套技术
1、研制了导向连接系统。为实现急倾斜综采设备推移、拉架、采煤机导向等功能，研制了SJD/1630-X型急倾斜导向连接系统，替代传统的工作面刮板输送机，解决了采煤机导向、整体推移、拉架、电缆拖移及煤层底板推移的问题。
2、急倾斜采煤机研究。
①采用内嵌式采煤机。为了减小端面距，研制了内嵌式截割部，把螺旋滚筒嵌入截割部后端内侧，减小采煤机整机宽度，同时解决了采煤机重心向煤壁倾斜的问题。
②采用整体铸造结构。为了保证牵引机构整体的刚度，结构上壳体采用整体铸造，有效避免以往采煤机对接螺栓松动问题。
③行走系统中采用复合曲线行走轮替代现有的摆线行走轮，提高了使用寿命。
④采煤机采用强制润滑技术。为了解决急倾斜煤层中，截割部高位的齿轮和轴承润滑效果差的问题，在截割部上增设了强制润滑油泵，实现了强制润滑的目的。
3、急倾斜综采的异形掩护式液压支架研究。
①设置斜拉千斤顶防导向系统下滑。②支架顶梁设防倒千斤顶，底座设前后防滑装置。③在工作面下端设置2组排头架，每组3架，排头架相互联接形成一个整体，增强防倒、防滑能力，解决设备关键部位的防倒、防滑问题。④支架顶梁前端采用伸缩梁，及时支护顶板。⑤增大了底座面积，最大限度减少导向装置与支架底座之间底板暴露面积，实现了及时护底。
4、研制了防滑绞车和自动卷缆机。急倾斜工作面中，人工拖拉采煤机电缆，工作难度大，安全威胁大。为了解决这一难题，研制了采煤机电缆自动卷缆机，实现采煤机与电缆运行同步，电缆自动拖移，无人看护。
四、现场应用情况
我们先后于2011年、2013年先后进行了两次急倾斜薄煤层俯伪斜综采试验，取得了突破性进展，在此基础上不断总结完善，于2016年在重庆松藻煤电有限责任公司逢春煤矿S2611工作面进行工业性试验并取得了显著的效果。2017年5月完成N2721急倾斜薄煤层俯伪斜综采工作面安装并于6月开始回采。
2016年2月-2017年3月，S2611工作面累计推进380多米，最高日进度2.4米，最高月进度50多米。回采工效由2.2t/工提高到8t/工，工作面作业人数减少50%，经济社会效益突出，提高了急倾斜薄煤层回采效率，达到矿井“机械化换人，自动化减人”的目标。
2016年9月14日，经重庆科技成果转化促进会组织专家组对项目进行了鉴定，该项目取得了26项新的技术改进成果，申请的13项专利中已取得了4项。研究成果达到国际先进水平，解决了急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化开采这一世界难题，在我国急倾斜开采矿井具有广阔的推广应用前景。
参考文献：
［1］牧阳;;急倾斜薄矿脉回采发展方向[J];有色矿山;1988年12期
［2］周邦远;;广能集团急倾斜机械化试采成功[J];煤炭工程;2008年03期