1  概况

永定庄煤业公司石炭系山4^#层8106综采工作面为该盘区首采面，在巷道掘进1000多米时接近煤层露头边缘附近处，煤层倾角由缓倾斜逐渐增大到13⁰-22⁰，且角度变化快，呈继续增大现象，为回采时开采顺利，8106工作面在煤层倾角为16⁰处拐切巷圈工作面，工作面煤层倾角在16⁰以上坡度有120m长在开采时为下坡段。8106工作面切巷由于在16⁰坡上，在设备稳装和回采时，液压支架与刮板运输机容易下滑；顺槽转载机、皮带运输机在斜坡上也容易下滑，同时下坡期间工作面及超前支护的顶板管理等都存在不同程度的问题，严重影响正常开采，通过科技管理进行开采。

2  8106工作面基本情况

1.1  地质条件

8106工作面为永煤公司石炭系山4^#层工作面，工作面标高为844～886m，地面标高为1210～1275m，地面相对位置位于瓦沟及永定庄后沟煤矿。工作面北部未采，南部为2107巷，西部为山4^#层回风巷，上、下层间距为134.8m。由于本煤田整体为一东高西低的单斜构造，故煤田在倾斜上高差较大，根据煤层赋存条件，设计工作面走向长度为1110m，倾斜长度为150m，平均煤层厚度为2.4m，采高为2.4m，煤层倾角为1⁰～16⁰。（工作面从切巷起往外120米范围内，煤层俯斜倾角最大为16⁰，120m往外煤层倾角为缓倾斜）。

煤层顶底板情况直接顶为泥岩、粉砂岩，厚度1.59m；老顶为高岭质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩互层，厚度5.8m；直接底为泥岩、粉砂岩，厚度5.79m。

1.2  生产技术条件  

采用MG300/700机组，ZZS5600—1.4/2.8支架，SGB—764/400运输机，SZB —764/132转载机，PC—110破碎机，DSP—1080/1000皮带。

本工作面的采煤方法为单一走向长壁后退式，作业方式“四六”制，三班生产、一班检修。夜班生产为大三班，也就是三班和四班合并为大夜班。

2   开采技术和开采条件下存在的问题及管理方法

2.1  合理选择开采方案

采煤方法包括：回采巷道的布置和回采工作面的回采工艺。目前常有的采煤方法主要是长壁式，采空区为全部垮落法。

2.2  开采存在的问题

山4^#层8106工作面切巷在16⁰大倾角斜坡上，工作面设备在稳装与开采时都容易下滑，尤其开采时斜坡上液压支架支护中心发生变化，支柱向倾斜方向偏斜，当支架前方悬空时，支架向倾斜方向偏离量增加，支架工作状况恶化；斜坡上输送机受本身重力、运煤活动、支架的推移、采煤机牵引爬行的震动、以及工作面底板的作用和其它因素影响，支架与输送机在推进中互为支点，输送机下滑必然导致支架的相应下滑，溜槽出现变形，输送机上采煤机随着煤层倾斜方向也相应倾斜，重心位置也偏移；以及工作面顶板跨落程度等，都影响工作面的正常推进。

2.3顶板管理方法

为防止在工作面俯斜下坡开采期间造成顶板垮落时推倒支架、运输机及工作面设备，从管理顶板防推跨型冒顶的条件出发，结合有关单位管理顶板的有效经验，山4#层8106工作面的顶板管理需注意以下问题：

（1）根据工作面的岩性和采场压力等选择液压支架型号；

（2）控制采高，使采空区岩层跨落后及时充填采后空间；

（3）加强地质、矿压预报的技术管理以及现场管理；

（4）抓好初次放顶，循环放顶；

（5）加强支架泵站和液压系统的管理，提高检修质量，保证完好状态，支架能够达到额定初撑力和有效工作阻力；

（6）加强端头支护和超前支护的质量和数量，防止受采动压力影响，端头和巷道顶板下沉或漏顶；

3  8106首采工作面开采方案

（1）采煤机防滑防倒实施如下方案

①采煤机采用单向割煤，减少输送机的下滑力，从尾向头割顶刀，从头向尾割底刀，避免机道浮煤多，溜子不平。

②采煤机在截割时负荷大，采煤机的牵引速度控制在2—3m/min以内，力求平衡，避免牵引过程中脉冲，采煤机过后及时推溜，靠溜子的弯曲段避免出现采煤机跑车事故。

③由于MG300/700采煤机能较好适应工作面的倾角变化，工作面备用一台液压安全防滑绞车。

④合理控制采煤机的刹底量，根据两巷坡度，尾部推进，每进一刀向下刹120mm，头部每割一刀向下刹135mm，整个工作面形成斜下坡。

（2）工作面液压支架的防倒防滑方式

①支架在稳装时，每架后部与地环用大链连接好，预防下滑。在开采时，将支架与地环摘开，支架前座箱底刹方木增加摩擦力，支架在工作中保持正确的支护状态，与顶底板支撑牢固，防止下滑倒架，要随时调整由于围岩运动而带来的支架偏离正确位置的移动量，保证支架正确的空间位置和良好的支护状态，支架由尾向头逐架前移，要一次拉全程，避免重复支撑破坏顶板。拉架时降架高度不能大于相邻支架侧护高度的2 /3，避免由于降架过程多出现咬架现象。

②确保足够的初撑力，加强支架的正常维修和预防维修，确保支架完好。

③防滑装置为在每一架主顶梁下戗一根角度为65?的单体，采用远距离控液，以防支架在斜坡推进中支架互相绞挤，防倒装置为每两架之间用牢固可靠的防倒链连接。

（3）工作面刮板输送机的防滑方式

①为防止工作面输送机下滑及推进中将溜槽立起，在输送机每隔一定距离安装一组防滑千斤，一端与输送机连接，另一端用锚链与支架连接。

②输送机头尾用大链和地环连接牢固，推移输送机时先从下端后到上端，但不能同时松开头尾锚固装置，移完后及时紧固。

（4）顺槽转载机、皮带的防滑方式

①转载机尾部用地环将千斤、大链与破碎机底部固定，利用千斤的伸缩完成转载机行走。在转载机尾部两侧每隔3m分别打一组地环并用钢丝绳固定。

②皮带尾部用地环将千斤、大链与破碎机固定，在皮带两侧下坡段每隔3m分别打一组地环并用钢丝绳固定。

（5）上下端头、两巷超前维护段的管理

上下端头、两巷单体支柱迎山支设，且防倒防坠齐全可靠，上下端头初撑力达到90KN，两巷超前支护段达到50KN。

（6）工作面顶板的管理

加强超前支护和放顶工作，工作面推进到12m后，及时完成初放。工作面在俯斜开采时，严格控制采高在2.2m以内，以便降低采空区垮落高度，使采空区岩石能及时充填满古塘，及时消除古塘悬板，提前松动老顶，减弱周期来压强度，防止因周期来压催坏支架和输送机。

（7）矿压观测

工作面进行支护质量动态监测，在每一个支架上安装一块YHB光控数字压力表，进行液压支架支护阻力的监测，确保架架初撑力合格。在工作面内设置三区五线进行总观测，分别安装在工作面头、中、尾、头中、尾中。每一个测线支架前后柱安装一块矿用数字压力表，由专职工人在检修班观测工作面支护质量与顶板动态，每天将矿压数据采集到地面，由计算机进行综合分析和数据处理。

观测内容有初撑力、工作阻力、头尾进度、泵站压力、乳化液配比、机道顶板、古塘垮落、煤壁片帮、端头支护、超前压力、端面距、巷道顶板变化情况等内容。

工作面至开采完毕，直接顶初次垮落步距为19米。周期性来压共15次，来压步距变化在50—40m之间，平均47m。来压显现明显。工作面来压前，工作阻力4442.5KN，来压后最大工作阻力5508.1KN，老顶来压后每隔3-8天出现一次P-T曲线出现二次增阻，安全阀开启。周期来压，来压期间煤壁片帮最深0.3—0.5m。经过分析认为是由于该面在回采过程中，采空区顶板岩层结构经历稳定—失稳定—再稳定的周期，导致周期来压，工作面顶板显现明显。

4  推广大倾角工作面俯斜的开采工艺和方法

大倾角俯斜工作面在稳装设备和开采时，采用以上管理方法，工作面实现安全生产，工作面从投产到下到坡底仅用20天顺利推进120m大倾角俯斜开采，回收煤炭5.8万余吨，到达缓倾斜煤层，初放及回采期间，没有发生冒顶、倒架事故，安装的防滑防倒设施效果非常好，从设备稳装到操作使用，科学合理，安全可靠，非常适用于井下大倾角煤层的回采工作面开采，取得了很好的经济效益，其开采工艺和方法完全可以推广到以后类似工作面的开采。

作者简介：

马建雄，男，1963年出生，1988年毕业于原大同矿务局工大，助理工程师，现在同煤集团永定庄煤业公司技术科副科长，一直从事技术管理工作。