智擒煤层开采“拦路虎”

2024.03.18 中国矿业报

　　——山东能源新矿集团攻克复杂地质条件下大倾角采煤难题

　　◎ 商霞徐进石安东杜江涛

　　“这是什么工作面？这么陡，就像登山一样。”日前，一名新入职的大学生小心翼翼抓住扶手，一步一步往上挪动脚步。

　　“这就是大倾角采煤工作面，切眼倾角达到45°。”同行的生产班班长郭洪新介绍说，150架液压支架、450级台阶，从溜头到溜尾走一趟相当于爬一座30层左右的高楼。

　　两人所在的工作面就是山东能源新矿集团长城一矿4103大倾角综采工作面，其开采煤层倾角36°~39°，平均倾角37°，工作面机头和机尾的上下落差达160米，属于典型的“大倾角”工作面。开采之初就面临着支架歪斜、采煤机割煤困难、刮板运输机下滑、矸石和煤块滚落等一系列“拦路虎”。

　　“新矿集团内蒙古上海庙矿区长城系列矿井大部分采煤工作面都是大倾角，特殊的地质条件不但使其回采难度远远大于近水平煤层工作面，还给采煤工艺选择、顶板管控、安全管理带来了极大挑战。”谈及工作面初采吃过的“苦头”，新矿内蒙古能源总工程师任勇杰感慨万千，“接近40°的倾角，人在工作面上站着都是倾斜的，不抓紧扶手就要失稳，操作采煤机、支架拉架更是困难重重，最难的时候4103工作面一整天出不了一刀煤。”

　　明知山有虎，偏向虎山行。针对以上问题，新矿内蒙古能源迅速成立“大倾角”采煤技术攻关小组，围绕如何保证回采过程中人员、设备安全，如何提高采煤效率开展课题攻关。经过反复论证与实践，大倾角高效采煤的路径逐渐清晰。

　　长城一矿4103大倾角综采工作面

　　在生产工艺上，他们采用溜尾超前溜头的微倾斜开采方式，每推进一排机头，就测量一次进尺，并根据刮板运输机上窜下滑情况及时调整支架状态和推溜方式。“我们分段设定标准架，找准调刀点、拉架点、推溜点，保持割煤移溜同向进行，消除工作面应力集中点，确保工作面始终保持‘三直两平’。”郭洪新介绍说，“拉移液压支架时，验收员严格把关，现场督促支架工控制好支架倾角，使用底调千斤顶和侧护板进行调整，有效保证工作面工程质量。”同时，工作面采用挡矸网和挡矸皮子，防止矸石滚落伤人，保证了安全生产。

　　在设备管理上，他们为大倾角工作面端头支架配齐防倒防滑设施，每隔10架在支架底座和溜槽之间打防滑千斤顶……一系列硬核举措有效控制住了设备下滑趋势，几十吨的综采设备既能“斜”立在工作面上，又实现“稳”步运行。特别是长城一矿首次采用支架中心距精准控制技术，结合红外线定位、采煤机速度软件算法定位，保障工艺段准确执行，有效防止了挤架及工作面刮板运输机起拱现象。而且支架传感器每0.3秒巡检一遍，以移架速度控制降柱及收侧护板，既满足了移架速度要求，又能实现带压移架。

　　“针对大倾角工作面实际，我们先后实施推移千斤顶倒装、底座箱增加限位块等6项创新改造，完成煤机液压闸二级防护、防跑机装置等4项适应性改进，实现机械设备‘倾’而不倒、高效运转。”长城一矿采煤工区区长张乾波高兴地说，他们通过调研应用端头支架、超前支架等装备，解决了工作面两端头和超前段效率制约因素，大幅提升了回采效率，大倾角采煤创出日产6000吨以上的好水平。

　　更为可喜的是，长城一矿实现视频摄像头云台控制、接口传输、自动跟机、红外补光及自清洁等功能，在地面就能动态清晰观察工作面设备运行状态，通过地面和现场直播通话，“零距离”操控设备运行，实现井下综采设备地面“一键启动”。

　　“我们依托智能装备升级，实现支架远距离操作、成组拉架，完成转载机司机、运输机司机岗位合一，每班共计减少岗位工6人，目前单班生产人员不超10人，大倾角工作面单产创出新高。”长城一矿机电班班长张龙说，智能化运行、信息化覆盖的管理模式推动了矿井稳步减人提效。

　　“逢山开路，遇水搭桥”，新矿集团以勇于创新、迎难而上的魄力成功攻克了复杂地质条件下大倾角采煤难题，智擒阻碍产能高效释放的“拦路虎”，总结形成了独有的“大倾角”工作面回采模式。长城一矿创建的“大倾角智能化综采技术研究开发中心”被内蒙古自治区认定为省级研发中心，为相同地质条件下矿井安全高效开采提供了经验遵循。