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摘要：大倾角煤层是倾斜煤层和急倾斜煤层的一部分，一般指埋藏倾角为35°～55°的煤层，文章通过对新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿25221工作面，在大倾角、厚煤层条件下，采用大采高（大于4.0m）综采一次采全高工艺的现场实用效果进行了总结，分析了影响大傾角煤层开采的关键技术，并提出解决的途径，为类似条件下煤层的开采积累丰富的经验。
关键词：大倾角；大采高；关键问题；解决途径
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-373-01
一、开采技术条件：
新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿，自建矿以来一直致力于开展大于35°以上大倾角煤层开采技术研究，回采的25221工作面走向长度2150m，倾斜长度108m，煤层厚度3.5～6m，平均厚度4.4m，煤层倾角42-52度，平均46°，煤层软弱松散，煤层硬度系数f=0.3-0.5，瓦斯相对涌出量9.97m3/t，为煤与瓦斯突出矿井。煤层顶板以粗砂岩为主，局部含砂砾岩，硬度系数f=7.9。煤层底板为炭质粉砂岩与炭质泥岩互层，硬度系数f=6.26，工作面采用超前预裂爆破全部垮落法管理顶板。
二、工作面煤壁片帮及其解决途径
采用大倾角煤层大采高综合机械化开采方法时，煤壁片帮的可能性增大，特别是2130煤矿25221工作面煤层较软，硬度系数f=0.3-0.5，在回采过程中必然会出现工作面煤壁片帮现象，大面积片帮，会严重影响工作面正常推进。对此问题须从以下几方面综合考虑，进行解决：一是在支架选型时适当提高支架工作阻力，增大工作面基本支护强度，减小工作面附近直接顶板离层量，降低工作面顶板对煤壁的载荷强度，特别是来压期间的载荷强度，从源头上提高煤体（煤壁）的整体稳定性；二是在支架结构设计上，采用强力伸缩梁（适当增大伸缩梁油缸直径）、加大护帮板并规范操作程序，从工序上防止煤壁片帮；三是严格控制并尽可能减小工作面伪斜角度（与工作面装备整体防倒防滑同时进行），从工艺上降低煤壁片帮的概率。
三、工作面上部瓦斯积聚及其解决途径
大倾角煤层开采的典型特征之一是冒落矸石沿工作面倾斜方向的非均匀充填，该特征导致了工作面沿倾斜方向的中上部存在着较大的自由空间，为有害气体积聚创造了条件。现2130煤矿为瓦斯突出矿井，煤层瓦斯含量大，伴随机械化开采产量的提高，工作面沿倾斜方向中上部自由空间额瓦斯积聚概率必然会大幅度增加，有可能影响工作面的安全生产，必须采取有力的措施加以控制。
其一，采用“采前预抽”、“边采边抽”和采空区抽放等方式相结合，加大煤层瓦斯抽放力度，尽可能降低煤层瓦斯含量，从本质上降低工作面开采过程中煤层瓦斯涌出量；
其二，加强工作面中上部区域（包括工作面上顺槽）的顶板管理，对工作面超前预裂爆破放顶参数进行优化，防止顶板大面积悬露和突然垮落（冲击性垮落），尽可能的减小冒落空间或使冒落空间稳定的远离工作面控顶区域；
其三，改造矿井生产系统，优化矿井的通风系统和装置，加大工作面配风量（与工作面防灭火系统统筹考虑），尽可能降低工作面回风流中的瓦斯含量；
其四，健全矿井安全监测系统，加强对工作面上隅角瓦斯浓度监测，防止瓦斯超限；
四、工作面安全防护体系建设
大倾角煤层大采高开采其工作面落煤（包括采煤机割煤和煤壁片帮）和架间落矸（出现在移架过程中或支架倾倒后）沿工作面“飞窜”，导致工作面和下出口行人困难、损坏设备，为此，必须建立完备的工作面安全防护体系。工作面安全防护体系建设分为以下几个方面：一方面是从设备本身入手，选择全封闭的工作面下端头支架，将工作面下端头全部封闭，防止“飞矸”伤人损物，在采煤机上安全弧形挡煤板，在提高装煤效率的同时，尽可能的减少落煤过程中的“飞矸”。在工作面输送机上加装刚性防护板，如果条件不允许，也可设置沿工作面倾向和推进方向纵横结合的柔性防护网（用细钢丝绳编制），将工作面人行道与采煤运输通道完全隔离，保证工作面行人安全；另一方面是从工序操作与管理入手，严格工作面支架操作工序（降架移架），防止支架倾倒，减少架间“漏矸”，同时严格工作面上端头管理，设置挡矸防护装置，杜绝上端头（包括上顺槽）冒落矸石进入工作面行人与操作空间。
五、支架类型的选择
大倾角工作面对支架的选型的要求较高，特别是大倾角大采高特殊条件下支架的防倾倒、防滑移、防飞矸等因素，在支架选型时要综合予以考虑，特别是2130煤矿五号煤层厚度在3.5～6m米，当煤层厚度大于4.5m时，支架下部还预留一定厚度的底煤，由于底煤较软，在回采过程中可能出现支架初撑力达不到设计要求或出现“钻底”无法拉移支架，导致支架的稳定性降低，因此在支架选型时应从三方面进行考虑：在支架的安全性方面，推荐使用四柱掩护式支架，应适当加大支架的工作阻力，提高支架的支撑能力及切顶能力，采用立柱伸缩比较大（双伸缩或三级伸缩立柱），顶梁与掩护梁加平衡千斤顶进行调节，以适应顶板的变化，及时调整采高。在支架的稳定性方面，应适当降低支架重量、增大支架宽度（1.75-2.5m），采用整体刚性底座，减小其对底板的比压，同时在支架底座加装抬底装置。在支架的适用性方面：与工作面的安全防护体系一并考虑，采用前探护帮装置，加设伸缩前探梁和能回转180°的护帮装置，防止片帮或片帮后能及时支护顶板，在支架顶梁上设置挡矸装置，防止“飞矸”向行人通道飞窜。
六、液压支架稳定性及防止输送机下滑解决途径
大倾角煤层大采高开采条件下，由于垂直顶板岩层层面的压力减小，支架顶梁与顶板、底座与底板间的摩擦力也减小，支架容易滑移，同时支架重力的倾向分量将促使支架倾倒，支架的稳定性较差，而排头支架的稳定性影响着整个工作面支架的稳定性，因此，增强工作面支架稳定性的关键是，增加排头支架的稳定性，25221工作面排头支架为4架，排尾支架为3架。加强排头、排尾支架的稳定性，可采用斜拉千斤挺，将相邻两支架的顶梁、底座连接；排头支架底座分前、后使用千斤顶连接，防滑则借助于活动侧护实现，排头支架与出口的端头支架相互支撑，从而起到整体稳定的依托作用，但工作面的日常管理应以做好液压支架工作阻力管理为重点。另外工作面的刮板输送机下滑会导致支架下滑，输送机下滑不仅使工作面生产工艺复杂化，而且还会导致支架失稳的可能性，特别是会导致推移千斤挺损害，必须予以重点加强，可采取输送机端部锚固，同时将工作面调整为仰斜开采（仰向回风巷）与其下滑两相抵消，减少支架上推移千斤顶对其调整量（工作面每隔10架设置输送机下滑千斤顶1台），来防止工作面输送机下滑，从而提高工作面整体的稳定性。
七、结论与建议
（一）2130煤矿大倾角煤层大采高开采工作面在安全体系建设与完善方面，特别是大采高条件下，支架防倒防滑技术方面应该进行更加细致和全面的工作；
（二）2130煤矿在大倾角条件下开采4.0-4.5m煤层取得了一定的科技成果，但在工作面防治煤壁片帮方面应进一步分析和总结，积极探索使用新工艺、新方法治理煤壁片帮。
作者简介：宋志新（1968-），男，河南西平县人，工程师，1991年毕业于陕西煤炭工业学校采煤专业，现任新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿副矿长。
关键词：大倾角；大采高；关键问题；解决途径
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-373-01
一、开采技术条件：
新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿，自建矿以来一直致力于开展大于35°以上大倾角煤层开采技术研究，回采的25221工作面走向长度2150m，倾斜长度108m，煤层厚度3.5～6m，平均厚度4.4m，煤层倾角42-52度，平均46°，煤层软弱松散，煤层硬度系数f=0.3-0.5，瓦斯相对涌出量9.97m3/t，为煤与瓦斯突出矿井。煤层顶板以粗砂岩为主，局部含砂砾岩，硬度系数f=7.9。煤层底板为炭质粉砂岩与炭质泥岩互层，硬度系数f=6.26，工作面采用超前预裂爆破全部垮落法管理顶板。
二、工作面煤壁片帮及其解决途径
采用大倾角煤层大采高综合机械化开采方法时，煤壁片帮的可能性增大，特别是2130煤矿25221工作面煤层较软，硬度系数f=0.3-0.5，在回采过程中必然会出现工作面煤壁片帮现象，大面积片帮，会严重影响工作面正常推进。对此问题须从以下几方面综合考虑，进行解决：一是在支架选型时适当提高支架工作阻力，增大工作面基本支护强度，减小工作面附近直接顶板离层量，降低工作面顶板对煤壁的载荷强度，特别是来压期间的载荷强度，从源头上提高煤体（煤壁）的整体稳定性；二是在支架结构设计上，采用强力伸缩梁（适当增大伸缩梁油缸直径）、加大护帮板并规范操作程序，从工序上防止煤壁片帮；三是严格控制并尽可能减小工作面伪斜角度（与工作面装备整体防倒防滑同时进行），从工艺上降低煤壁片帮的概率。
三、工作面上部瓦斯积聚及其解决途径
大倾角煤层开采的典型特征之一是冒落矸石沿工作面倾斜方向的非均匀充填，该特征导致了工作面沿倾斜方向的中上部存在着较大的自由空间，为有害气体积聚创造了条件。现2130煤矿为瓦斯突出矿井，煤层瓦斯含量大，伴随机械化开采产量的提高，工作面沿倾斜方向中上部自由空间额瓦斯积聚概率必然会大幅度增加，有可能影响工作面的安全生产，必须采取有力的措施加以控制。
其一，采用“采前预抽”、“边采边抽”和采空区抽放等方式相结合，加大煤层瓦斯抽放力度，尽可能降低煤层瓦斯含量，从本质上降低工作面开采过程中煤层瓦斯涌出量；
其二，加强工作面中上部区域（包括工作面上顺槽）的顶板管理，对工作面超前预裂爆破放顶参数进行优化，防止顶板大面积悬露和突然垮落（冲击性垮落），尽可能的减小冒落空间或使冒落空间稳定的远离工作面控顶区域；
其三，改造矿井生产系统，优化矿井的通风系统和装置，加大工作面配风量（与工作面防灭火系统统筹考虑），尽可能降低工作面回风流中的瓦斯含量；
其四，健全矿井安全监测系统，加强对工作面上隅角瓦斯浓度监测，防止瓦斯超限；
四、工作面安全防护体系建设
大倾角煤层大采高开采其工作面落煤（包括采煤机割煤和煤壁片帮）和架间落矸（出现在移架过程中或支架倾倒后）沿工作面“飞窜”，导致工作面和下出口行人困难、损坏设备，为此，必须建立完备的工作面安全防护体系。工作面安全防护体系建设分为以下几个方面：一方面是从设备本身入手，选择全封闭的工作面下端头支架，将工作面下端头全部封闭，防止“飞矸”伤人损物，在采煤机上安全弧形挡煤板，在提高装煤效率的同时，尽可能的减少落煤过程中的“飞矸”。在工作面输送机上加装刚性防护板，如果条件不允许，也可设置沿工作面倾向和推进方向纵横结合的柔性防护网（用细钢丝绳编制），将工作面人行道与采煤运输通道完全隔离，保证工作面行人安全；另一方面是从工序操作与管理入手，严格工作面支架操作工序（降架移架），防止支架倾倒，减少架间“漏矸”，同时严格工作面上端头管理，设置挡矸防护装置，杜绝上端头（包括上顺槽）冒落矸石进入工作面行人与操作空间。
五、支架类型的选择
大倾角工作面对支架的选型的要求较高，特别是大倾角大采高特殊条件下支架的防倾倒、防滑移、防飞矸等因素，在支架选型时要综合予以考虑，特别是2130煤矿五号煤层厚度在3.5～6m米，当煤层厚度大于4.5m时，支架下部还预留一定厚度的底煤，由于底煤较软，在回采过程中可能出现支架初撑力达不到设计要求或出现“钻底”无法拉移支架，导致支架的稳定性降低，因此在支架选型时应从三方面进行考虑：在支架的安全性方面，推荐使用四柱掩护式支架，应适当加大支架的工作阻力，提高支架的支撑能力及切顶能力，采用立柱伸缩比较大（双伸缩或三级伸缩立柱），顶梁与掩护梁加平衡千斤顶进行调节，以适应顶板的变化，及时调整采高。在支架的稳定性方面，应适当降低支架重量、增大支架宽度（1.75-2.5m），采用整体刚性底座，减小其对底板的比压，同时在支架底座加装抬底装置。在支架的适用性方面：与工作面的安全防护体系一并考虑，采用前探护帮装置，加设伸缩前探梁和能回转180°的护帮装置，防止片帮或片帮后能及时支护顶板，在支架顶梁上设置挡矸装置，防止“飞矸”向行人通道飞窜。
六、液压支架稳定性及防止输送机下滑解决途径
大倾角煤层大采高开采条件下，由于垂直顶板岩层层面的压力减小，支架顶梁与顶板、底座与底板间的摩擦力也减小，支架容易滑移，同时支架重力的倾向分量将促使支架倾倒，支架的稳定性较差，而排头支架的稳定性影响着整个工作面支架的稳定性，因此，增强工作面支架稳定性的关键是，增加排头支架的稳定性，25221工作面排头支架为4架，排尾支架为3架。加强排头、排尾支架的稳定性，可采用斜拉千斤挺，将相邻两支架的顶梁、底座连接；排头支架底座分前、后使用千斤顶连接，防滑则借助于活动侧护实现，排头支架与出口的端头支架相互支撑，从而起到整体稳定的依托作用，但工作面的日常管理应以做好液压支架工作阻力管理为重点。另外工作面的刮板输送机下滑会导致支架下滑，输送机下滑不仅使工作面生产工艺复杂化，而且还会导致支架失稳的可能性，特别是会导致推移千斤挺损害，必须予以重点加强，可采取输送机端部锚固，同时将工作面调整为仰斜开采（仰向回风巷）与其下滑两相抵消，减少支架上推移千斤顶对其调整量（工作面每隔10架设置输送机下滑千斤顶1台），来防止工作面输送机下滑，从而提高工作面整体的稳定性。
七、结论与建议
（一）2130煤矿大倾角煤层大采高开采工作面在安全体系建设与完善方面，特别是大采高条件下，支架防倒防滑技术方面应该进行更加细致和全面的工作；
（二）2130煤矿在大倾角条件下开采4.0-4.5m煤层取得了一定的科技成果，但在工作面防治煤壁片帮方面应进一步分析和总结，积极探索使用新工艺、新方法治理煤壁片帮。
作者简介：宋志新（1968-），男，河南西平县人，工程师，1991年毕业于陕西煤炭工业学校采煤专业，现任新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿副矿长。