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【摘 要】 在“三軟”煤层及断层发育等地质条件下，以淮北矿业许疃煤矿8214工作面为例，对大倾角仰采过程中存在的片帮及漏冒顶问题进行分析，通过生产实践，总结出一套行之有效的管理方法，成功实现了综采工作面大倾角仰采，最大限度地回收和开发了煤炭资源，为类似地质条件下的煤层开采提供了借鉴和经验。
【关键词】 “三软”煤层 破碎顶板 综采工作面 大倾角 仰采
中图分类号：TG231.3
1 前言
综采工作面在大角度仰采情况下普遍存在提车提架滞后、煤壁偏帮掉顶及煤机、运输机事故率增高等问题，不仅影响工作面正常生产，也给安全管理带来极大困难。本文通过对许疃煤矿8214综采工作面大倾角仰采的实践摸索，总结出一套提高大仰角回采安全生产效率的管理方法。
2 工作面开采条件及设备配置
2.1开采技术条件
许疃煤矿8214工作面位于81采区上山右翼第二阶段，上覆为7214采空区，东为-500m南大巷保护煤柱线，南到采区上山，上区段为8212采空区，北到81与82采区边界线。该工作面82煤层属二叠系下石盒子组，煤厚1.4～2.8m，平均2.2m。煤层倾角5～27°，平均10°。煤岩为半亮型，呈黑色，玻璃光泽，普氏硬度0.5。该煤层与上覆72煤层层间距13.5～20.4m，平均16.0m。与下伏83煤层层间距平均约1.0m。距下部铝质泥岩平均12.0m左右。8214工作面范围内地质条件复杂，煤系地层总体呈一走向南北，向东倾斜的单斜构造，中发育褶皱2条，断层较发育，大小断层共发育18条。
2012年2月中旬，工作面由于受赵桥背斜构造及J1～J4断层（落差均在4.5～5m）影响，工作面上段开始自上而下煤层突然上翻，最大倾角达28°，平均19°左右，造成工作面大面积片帮掉顶，最大片帮宽度4m，煤壁侧最大冒高4.5m左右，最大管理范围85架，存在极大的安全隐患，严重影响工作面生产。
2.2工作面“三机”配置
煤机采用MG500/1130-DW型采煤机，滚筒直径2.0m，截深0.8m；ZY6800-14/28型掩护式液压支架，最大控顶距4989mm，最小控顶距4189mm，初撑力4477～5026kN；输送机为SGZ800/800型，单电机功率400kW。
3 大倾角仰采亟待解决的问题
3.1帮顶管理难度大
大角度仰采情况下，受煤岩自重分力影响，煤壁片帮趋势增大，而8214工作面煤体及其顶底板硬度均不大，其中煤体的普氏硬度在0.5左右，属于典型的“三软”煤层，同时断层发育，顶板破碎，这些地质因素在很大程度上增加了工作面片帮掉顶的几率及危害程度。
3.2支架调整不及时
在工作面走向起伏变化大时，支架的调整往往跟不上工作面顶板变化，在仰采情况下极易形成支架“高射炮”或空顶，使支架不能有效支撑顶板，导致工作面采动压力超前，诱发片帮掉顶事故。
3.3设备开机率下降
随着工作面仰采角度的增大，煤机重心向老塘侧倾斜，煤机行走轮、齿轨等行走部件压迫磨损加重，事故率增加，这不仅耗费了大量的人力物力，由于抢修设备，更挤占了宝贵的生产时间，导致生产进度下降，压力超前，使安全环境进一步恶化，给工作面现场管理带来了极大的困难。
4 大倾角仰采主要技术管理措施
4.1坚持提车提架，确保支架接实顶板
大倾角仰采时，为确保支架有效支护顶板，采煤机司机必须根据工作面仰采角度及时调整煤机割底量，一般每刀留底量在200mm左右，做到留底回采。当煤层上翻变化大，而常规提车幅度不够并存在支架超高情形时，则必须进行强行提车，即采用千斤顶悬挂于支架前梁起吊溜槽铲煤板侧的方法来增加运输机爬坡角度，以达到快速提车提架的目的。此外，在提车提架过程中，要严格控制工作面的层位，使支架底座及推移千斤顶、溜槽与煤层回采角度一致，防止因支架角度与溜槽角度不一致而导致的阻力大、推溜不到位的问题。
4.2重点加强断层构造带及顶板破碎地段的顶帮管理
对于工作面揭露断层构造等顶板破碎的区域，存在片帮掉顶危险，要求在保证支架初撑力的同时，必须进行超前管理。对片帮掉顶不严重的，可采用人工使棚方式超前管理煤壁顶板，即在煤壁侧找掉危岩，刷掉松动煤帮后打贴帮柱，一架两棚，其一端架在贴帮柱上，另一端深入支架顶梁，升劲并用板皮被实顶。而对于片帮漏顶严重的，则要在架棚接顶、腰帮封闭管理的同时，进行预注高分子加固材料加固煤帮，注浆加固要本着“多打眼，少注浆”的原则，力求形成一堵“墙”，起到快速加固煤壁顶板，阻止管理段的进一步扩大目的。根据高分子加固材料的扩散半径，打眼深度被控制在6～7m，眼距6m左右。经过近半个月的管理，断层构造带片帮漏冒顶得到了有效控制，改善了生产作业条件，取得了满意的效果。
4.3控制事故影响，保证工作面回采进度
针对煤机受工作面仰采影响行走轮、齿轨等行走传动部件损耗严重的问题，一方面，生产班严格仰采期间煤机及运输机的使用管理，要求运输机跟机弯曲段控制在12～15m，并及时清理散落在齿轨上的矸石，防止因行走轮与齿轨过度咬合带来的阻力激增，造成煤机传动部件损坏的问题；另一方面，机电检修班加强对煤机行走轮、运输机齿轨等传动易损部件的测量、检查，发现磨损超标或出现损坏征兆的部件必须及时更换掉，同时紧固煤机限位及缝合组件，避免因设备带病作业导致事故发生而影响工作面正常生产。
4.4充分发挥技术保障作用
为确保仰采期间工作面的安全生产，技术部门在加强该面地质预测预报的同时，还有针对性的制定了包括提车提架、煤壁超前管理等在内的应对技术措施，对原有煤体注浆加固方案进行了改进，即由先前的“少打眼，多注浆”改为“多打眼，少注浆”，并在眼底增加了“花管”，改变了加固高分子材料在煤体中扩散形式不佳的问题，提高了煤体的整体强度，有效阻止了片帮掉顶的进一步发生，改善了工作面作业环境，为生产向良性转变争取了主动，而这些都是与技术部门的准确预报、超前谋划及有针对性指导所分不开的。
5 结论
本文通过许疃煤矿8214工作面大倾角仰采技术实践，总结出一套应对工作面片帮掉顶行之有效的管理方法，对于综采工作面仰采时期，顶板、煤壁的管理是关键，必须树立顶板管理“初撑力第一”的思想，对于仰采角度较大的，要果断提车提架，确保支架有效支护顶板，严禁空顶情况出现。此外，对于断层构造带及顶板破碎地段要重点管理，突出超前性。同时做好技术保障，切实做到超前预报，超前管理，力求在顶板事故尚未扩大前采取有针对性的措施，将隐患消灭在萌芽之中，而对于煤帮松散、片帮严重的，要辅以煤壁预注浆加固，为后期管理及生产创造条件。
此外，提高回采效率则是扭转生产被动局面的另一个关键，这不仅要在加强机电管理上做文章，提高设备开机率；更要强化劳动组织及系统协调管理，做到令行禁止，确保正常工艺循环，减少事故影响，防止因工作面进度放缓或停滞造成的顶板压力集中，促使工作面工作条件向好的方向转变，最终实现大倾角工作面的安全高效回采。
作者简介：李加海 男，（1983--），安徽安庆人，助理工程师，技术主管，2008年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，学士学位，现淮北矿业股份有限公司许疃煤矿生产技术部从事采煤技术管理工作。
【关键词】 “三软”煤层 破碎顶板 综采工作面 大倾角 仰采
中图分类号：TG231.3
1 前言
综采工作面在大角度仰采情况下普遍存在提车提架滞后、煤壁偏帮掉顶及煤机、运输机事故率增高等问题，不仅影响工作面正常生产，也给安全管理带来极大困难。本文通过对许疃煤矿8214综采工作面大倾角仰采的实践摸索，总结出一套提高大仰角回采安全生产效率的管理方法。
2 工作面开采条件及设备配置
2.1开采技术条件
许疃煤矿8214工作面位于81采区上山右翼第二阶段，上覆为7214采空区，东为-500m南大巷保护煤柱线，南到采区上山，上区段为8212采空区，北到81与82采区边界线。该工作面82煤层属二叠系下石盒子组，煤厚1.4～2.8m，平均2.2m。煤层倾角5～27°，平均10°。煤岩为半亮型，呈黑色，玻璃光泽，普氏硬度0.5。该煤层与上覆72煤层层间距13.5～20.4m，平均16.0m。与下伏83煤层层间距平均约1.0m。距下部铝质泥岩平均12.0m左右。8214工作面范围内地质条件复杂，煤系地层总体呈一走向南北，向东倾斜的单斜构造，中发育褶皱2条，断层较发育，大小断层共发育18条。
2012年2月中旬，工作面由于受赵桥背斜构造及J1～J4断层（落差均在4.5～5m）影响，工作面上段开始自上而下煤层突然上翻，最大倾角达28°，平均19°左右，造成工作面大面积片帮掉顶，最大片帮宽度4m，煤壁侧最大冒高4.5m左右，最大管理范围85架，存在极大的安全隐患，严重影响工作面生产。
2.2工作面“三机”配置
煤机采用MG500/1130-DW型采煤机，滚筒直径2.0m，截深0.8m；ZY6800-14/28型掩护式液压支架，最大控顶距4989mm，最小控顶距4189mm，初撑力4477～5026kN；输送机为SGZ800/800型，单电机功率400kW。
3 大倾角仰采亟待解决的问题
3.1帮顶管理难度大
大角度仰采情况下，受煤岩自重分力影响，煤壁片帮趋势增大，而8214工作面煤体及其顶底板硬度均不大，其中煤体的普氏硬度在0.5左右，属于典型的“三软”煤层，同时断层发育，顶板破碎，这些地质因素在很大程度上增加了工作面片帮掉顶的几率及危害程度。
3.2支架调整不及时
在工作面走向起伏变化大时，支架的调整往往跟不上工作面顶板变化，在仰采情况下极易形成支架“高射炮”或空顶，使支架不能有效支撑顶板，导致工作面采动压力超前，诱发片帮掉顶事故。
3.3设备开机率下降
随着工作面仰采角度的增大，煤机重心向老塘侧倾斜，煤机行走轮、齿轨等行走部件压迫磨损加重，事故率增加，这不仅耗费了大量的人力物力，由于抢修设备，更挤占了宝贵的生产时间，导致生产进度下降，压力超前，使安全环境进一步恶化，给工作面现场管理带来了极大的困难。
4 大倾角仰采主要技术管理措施
4.1坚持提车提架，确保支架接实顶板
大倾角仰采时，为确保支架有效支护顶板，采煤机司机必须根据工作面仰采角度及时调整煤机割底量，一般每刀留底量在200mm左右，做到留底回采。当煤层上翻变化大，而常规提车幅度不够并存在支架超高情形时，则必须进行强行提车，即采用千斤顶悬挂于支架前梁起吊溜槽铲煤板侧的方法来增加运输机爬坡角度，以达到快速提车提架的目的。此外，在提车提架过程中，要严格控制工作面的层位，使支架底座及推移千斤顶、溜槽与煤层回采角度一致，防止因支架角度与溜槽角度不一致而导致的阻力大、推溜不到位的问题。
4.2重点加强断层构造带及顶板破碎地段的顶帮管理
对于工作面揭露断层构造等顶板破碎的区域，存在片帮掉顶危险，要求在保证支架初撑力的同时，必须进行超前管理。对片帮掉顶不严重的，可采用人工使棚方式超前管理煤壁顶板，即在煤壁侧找掉危岩，刷掉松动煤帮后打贴帮柱，一架两棚，其一端架在贴帮柱上，另一端深入支架顶梁，升劲并用板皮被实顶。而对于片帮漏顶严重的，则要在架棚接顶、腰帮封闭管理的同时，进行预注高分子加固材料加固煤帮，注浆加固要本着“多打眼，少注浆”的原则，力求形成一堵“墙”，起到快速加固煤壁顶板，阻止管理段的进一步扩大目的。根据高分子加固材料的扩散半径，打眼深度被控制在6～7m，眼距6m左右。经过近半个月的管理，断层构造带片帮漏冒顶得到了有效控制，改善了生产作业条件，取得了满意的效果。
4.3控制事故影响，保证工作面回采进度
针对煤机受工作面仰采影响行走轮、齿轨等行走传动部件损耗严重的问题，一方面，生产班严格仰采期间煤机及运输机的使用管理，要求运输机跟机弯曲段控制在12～15m，并及时清理散落在齿轨上的矸石，防止因行走轮与齿轨过度咬合带来的阻力激增，造成煤机传动部件损坏的问题；另一方面，机电检修班加强对煤机行走轮、运输机齿轨等传动易损部件的测量、检查，发现磨损超标或出现损坏征兆的部件必须及时更换掉，同时紧固煤机限位及缝合组件，避免因设备带病作业导致事故发生而影响工作面正常生产。
4.4充分发挥技术保障作用
为确保仰采期间工作面的安全生产，技术部门在加强该面地质预测预报的同时，还有针对性的制定了包括提车提架、煤壁超前管理等在内的应对技术措施，对原有煤体注浆加固方案进行了改进，即由先前的“少打眼，多注浆”改为“多打眼，少注浆”，并在眼底增加了“花管”，改变了加固高分子材料在煤体中扩散形式不佳的问题，提高了煤体的整体强度，有效阻止了片帮掉顶的进一步发生，改善了工作面作业环境，为生产向良性转变争取了主动，而这些都是与技术部门的准确预报、超前谋划及有针对性指导所分不开的。
5 结论
本文通过许疃煤矿8214工作面大倾角仰采技术实践，总结出一套应对工作面片帮掉顶行之有效的管理方法，对于综采工作面仰采时期，顶板、煤壁的管理是关键，必须树立顶板管理“初撑力第一”的思想，对于仰采角度较大的，要果断提车提架，确保支架有效支护顶板，严禁空顶情况出现。此外，对于断层构造带及顶板破碎地段要重点管理，突出超前性。同时做好技术保障，切实做到超前预报，超前管理，力求在顶板事故尚未扩大前采取有针对性的措施，将隐患消灭在萌芽之中，而对于煤帮松散、片帮严重的，要辅以煤壁预注浆加固，为后期管理及生产创造条件。
此外，提高回采效率则是扭转生产被动局面的另一个关键，这不仅要在加强机电管理上做文章，提高设备开机率；更要强化劳动组织及系统协调管理，做到令行禁止，确保正常工艺循环，减少事故影响，防止因工作面进度放缓或停滞造成的顶板压力集中，促使工作面工作条件向好的方向转变，最终实现大倾角工作面的安全高效回采。
作者简介：李加海 男，（1983--），安徽安庆人，助理工程师，技术主管，2008年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，学士学位，现淮北矿业股份有限公司许疃煤矿生产技术部从事采煤技术管理工作。