傾斜綜采工作面“防飛矸”創(chuàng)新研究及實(shí)踐運(yùn)用

黎衛(wèi)星

摘 要：紅巖煤礦屬于復(fù)雜地質(zhì)類型礦井，煤層在傾斜和走向上均變化大，煤層賦存條件差，給回采工作帶來很多困難，尤其是工作面飛矸傷人給安全生產(chǎn)造成了極大的安全威脅。本文通過對紅巖煤礦3603二段綜采工作面“防飛矸”的創(chuàng)新研究及實(shí)踐運(yùn)用，總結(jié)出在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下傾斜煤層回采期間“防飛矸”的新技術(shù)新工藝，為煤礦井下安全生產(chǎn)提供一定的實(shí)踐依據(jù)，為煤礦井下傾斜工作面“防飛矸”工作提供了成功案例和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；傾斜煤層；防飛矸；創(chuàng)新

中圖分類號：TD323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）15-0170-02

1 項(xiàng)目概述

1.1 應(yīng)用背景

紅巖煤礦屬于復(fù)雜地質(zhì)類型礦井，煤層在傾斜和走向上均變化大，煤層賦存條件差。項(xiàng)目應(yīng)用于紅巖煤礦3603二段綜采工作面，該工作面位于紅巖煤礦北翼，工作面傾斜長度為170米，平均煤厚1.5米，屬于中厚煤層，平均傾角32°（最小傾角28°，最大傾角36°），屬于傾斜煤層。由于工作面煤層變化大以及傾角較大，在工作面施工時（回采、檢修、施工炮眼等），容易發(fā)生煤矸由上往下飛落造成飛矸傷人。最近幾年，該工作面受傷事故有90%以上為飛矸傷人事故，因此，飛矸給該工作面安全生產(chǎn)造成了極大威脅。紅巖煤礦結(jié)合工作面實(shí)際情況也采取了相應(yīng)的防飛矸措施，但效果不是很理想，2018年渝新公司成立后要求傾斜回采工作面必須上齊防飛矸措施，并結(jié)合自身實(shí)際情況不斷進(jìn)行完善和改進(jìn)。紅巖煤礦通過工程技術(shù)人員不斷創(chuàng)新，對該工作面防飛矸設(shè)施及相關(guān)措施進(jìn)行了不斷改良，并達(dá)到了預(yù)期效果。

1.2 應(yīng)用簡介

紅巖煤礦3603二段綜采工作面防飛矸創(chuàng)新研究及實(shí)踐運(yùn)用于2018年8月開始，經(jīng)過近半年時間的不斷完善和改進(jìn)，形成了安全可靠、操作可行的防飛矸體系：防飛矸相關(guān)配套措施；防飛矸相關(guān)設(shè)施，機(jī)道擋矸設(shè)施：剛性擋矸設(shè)施和剛?cè)峤Y(jié)合式擋矸設(shè)施配套使用；架間擋矸設(shè)施：鋼絲繩吊掛柔性擋矸網(wǎng)（選用高分子聚酯纖維塑料柔性網(wǎng)PET400* 400MS）；架前擋矸設(shè)施：油缸配鋼絲繩吊掛柔性擋矸網(wǎng)（選用高強(qiáng)度聚酯纖維網(wǎng)PET600*600MS，強(qiáng)度60KN）。

2 研究及應(yīng)用難點(diǎn)

（1）傾斜綜采工作面要形成有效的防飛矸設(shè)施，必須要考慮架間、架前、機(jī)道三個區(qū)域，由于這三個區(qū)域防飛矸的強(qiáng)度和性質(zhì)不同，需要區(qū)別對待，采取不同方式的設(shè)施。

（2）所有設(shè)施上齊后，可能會對工作面造成以下問題：安全通道不暢通；架前網(wǎng)可能擋住割煤司機(jī)的視線；可能造成工作面風(fēng)阻過大，造成分流不暢通和粉塵擴(kuò)散不及時；可能造成工作面工序增加，檢修工作加重；工人具體操作時可能不按要求使用相關(guān)設(shè)施，使防飛矸設(shè)施形成擺設(shè)。

（3）上齊防飛矸設(shè)施后，還需配套什么措施及要求才能有效控制飛矸事故？上齊設(shè)施和相關(guān)措施后，能不能增加相關(guān)工序平行作業(yè)，有效增加功效？

3 項(xiàng)目的實(shí)踐運(yùn)用

3.1 防飛矸設(shè)施設(shè)置及要求

3.1.1 機(jī)道擋矸設(shè)施

（1）機(jī)道擋矸設(shè)施1（工作面4#、8#、18#、27#、34#、40#、52#液壓支架安裝此類機(jī)道擋矸設(shè)施）：由頂部固定板、機(jī)道擋矸一節(jié)及機(jī)道擋矸二節(jié)三部分組成，頂部固定板與機(jī)道擋矸一節(jié)之間采用銷軸連接固定，使用2根伸縮油缸控制機(jī)道擋矸一節(jié)展開或收平。

（2）機(jī)道擋矸裝置2（工作面液壓支架58#～68#、80#～90#段安裝此類機(jī)道擋矸設(shè)施）：由頂部固定板、機(jī)道擋矸板及舊皮帶（長度為15m左右）組成。該機(jī)道擋矸設(shè)施的機(jī)道擋矸板長度為90cm左右，可沿工作面傾向作180°旋轉(zhuǎn)。

3.1.2 架間擋矸裝置

從工作面機(jī)頭支架開始，每隔5-10架距離在兩架支架間上方拉一根鋼絲繩，用鋼絲繩吊掛柔性擋矸網(wǎng)（選用高分子聚酯纖維塑料柔性網(wǎng)PET400*400MS），擋矸網(wǎng)與鋼絲繩之間采用2扣40T元環(huán)鏈進(jìn)行連接，下方用掛鉤將擋矸網(wǎng)分別掛在電纜槽和支架底座下方的連接裝置上，設(shè)置防飛矸設(shè)施。

3.1.3 架前擋矸裝置

從工作面機(jī)頭支架開始，沿工作面傾斜方向每隔5架為一組，上下兩架各安裝一根油缸連接一根Φ18.5mm鋼繩，試用繩卡、U型環(huán)或φ12鐵絲將擋矸網(wǎng)（選用高強(qiáng)度聚酯纖維網(wǎng)PET600*600MS，強(qiáng)度60KN）固定在鋼繩上，下方用掛鉤或φ12鐵絲將擋矸網(wǎng)固定在電纜槽下方。架前擋矸網(wǎng)上、下方固定的間距不大于300mm，相鄰兩組架前擋矸網(wǎng)必須搭接，搭接寬度不小于300mm，且搭接的兩邊均應(yīng)分別使用φ12鐵絲扎接。架前擋矸裝置采用支架上備用的操縱片閥操縱油缸的升縮，將鋼繩拉緊和放松，用以升起和放下?lián)蹴肪W(wǎng)，擋矸網(wǎng)升起時，擋矸網(wǎng)與液壓支架頂梁位置不得大于500mm，超過500mm的區(qū)段必須使用鐵絲或掛鉤進(jìn)行吊掛。

3.2 防飛矸設(shè)施使用及相關(guān)配套措施

3.2.1 采煤、拉架及移溜期間

（1）工作面生產(chǎn)作業(yè)期間必須設(shè)置警戒區(qū)域，即在機(jī)巷距工作面下安全出口以北3～5米處拉線掛牌設(shè)置警戒，注明“正在作業(yè)，嚴(yán)禁入內(nèi)”字樣。生產(chǎn)作業(yè)期間禁止人員跨越警戒進(jìn)入工作面，只能通過風(fēng)巷進(jìn)入工作面。

（2）采煤機(jī)采用下行采煤，上行返刀的方式進(jìn)行采煤作業(yè)，采煤機(jī)下行采煤時，左司機(jī)應(yīng)和右司機(jī)一道在采煤機(jī)中上方人行側(cè)操作采煤機(jī)；采煤機(jī)上行返刀時，采煤司機(jī)右司機(jī)站位應(yīng)和左司機(jī)一道站在采煤機(jī)上方操作采煤機(jī)。

（3）采煤機(jī)返刀時，在4#、8#機(jī)道擋矸設(shè)施展開且將周圍間隙遮擋嚴(yán)實(shí)的情況下可進(jìn)行下端頭老塘側(cè)打設(shè)支柱作業(yè)，期間工作面刮板輸送機(jī)不得啟動，同時確保下端頭老塘側(cè)打設(shè)支柱作業(yè)點(diǎn)上方最近一組架間擋矸網(wǎng)完好且固定牢固。

（4）工作面采煤機(jī)割煤時執(zhí)行跟機(jī)移架，移架作業(yè)點(diǎn)距采煤機(jī)距離為10架距離，同時必須確保采煤機(jī)司機(jī)上方及拉架作業(yè)點(diǎn)上下人行道的最近一組架間擋矸網(wǎng)完好且固定牢固。

（5）工作面采煤機(jī)在更換截齒時，必須將采煤機(jī)上下機(jī)道擋矸設(shè)施分別展開，其煤壁側(cè)空隙處采用舊皮帶或高分子塑料板進(jìn)行遮擋，形成對機(jī)道有效擋矸，同時對上下機(jī)道擋矸設(shè)施之間段煤壁及頂板進(jìn)行敲幫問頂，清找干凈活煤活矸。

（6）采煤機(jī)司機(jī)在支架人行側(cè)操作時必須隨時注意觀察煤壁情況，發(fā)現(xiàn)有片幫、掉頂嚴(yán)重時，應(yīng)及時停機(jī)進(jìn)入支架立柱老塘側(cè)進(jìn)行避讓。

（7）工作面刮板輸送機(jī)司機(jī)在機(jī)巷警戒線以外的安全地點(diǎn)操作。

（8）在工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭與機(jī)巷刮板輸送機(jī)搭接處靠下幫側(cè)采用3根單體支柱配高分子擋板設(shè)置擋煤板，單體支柱間距不大于800mm，擋煤板高度必須高于工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭上表面300mm以上，防止工作面刮板輸送機(jī)內(nèi)煤矸竄入機(jī)巷人行道。

（9）生產(chǎn)班每班作業(yè)前必須認(rèn)真檢查工作面擋矸設(shè)施，確認(rèn)擋矸設(shè)施完好，現(xiàn)場無安全隱患后方可作業(yè)。

（10）采煤機(jī)采煤期間采煤機(jī)司機(jī)嚴(yán)密觀察采煤機(jī)運(yùn)行及左右滾筒割煤情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時躲至液壓支架立柱老塘側(cè)的安全地點(diǎn)或停機(jī)檢查處理。架前擋矸網(wǎng)處于封閉狀態(tài)時，其鋼絲繩距支架頂梁距離不得超過500mm。

（11）每個生產(chǎn)班安排采煤機(jī)電纜看護(hù)人員不少于2人，工作面回采期間電纜看護(hù)人員必須躲至靠近架間擋矸網(wǎng)下方的液壓支架立柱老塘側(cè)嚴(yán)密觀察采煤機(jī)電纜拖拽裝置及電纜槽中的電纜移動情況，若發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)電纜拖拽移動有異常情況，及時通過對講機(jī)通知采煤機(jī)司機(jī)及工作面刮板輸送機(jī)司機(jī)分別將采煤機(jī)和工作面刮板輸送機(jī)停機(jī)，待采煤機(jī)和工作面刮板輸送機(jī)全部停機(jī)并停穩(wěn)后，2名電纜看護(hù)人員在確認(rèn)周圍環(huán)境安全情況下，1人負(fù)責(zé)摘除異常情況所在位置架前擋矸設(shè)施的底掛鉤，另1人負(fù)責(zé)牽引電纜排除異常。

（12）每班對采煤機(jī)機(jī)身的擋煤矸板子局部調(diào)整采高，采高大于1.6米以上時，采用350mm的擋矸裝置，采高小于1.6米時，重新更換200mm的擋矸裝置。

3.2.2 施工防突鉆孔、施工炮眼、裝藥及爆破期間

（1）施工防突鉆孔、施工炮眼及裝藥前必須認(rèn)真檢查工作面所有擋矸設(shè)施，確保工作面所有擋矸設(shè)施完好可靠后，方可開始作業(yè)。施工施工防突鉆孔、施工炮眼及裝藥時，把作業(yè)點(diǎn)對應(yīng)的一組架前擋矸網(wǎng)降至不影響作業(yè)的高度，方可進(jìn)行防突鉆孔或炮眼施工作業(yè)或裝藥聯(lián)線作業(yè)，待作業(yè)進(jìn)入下一段架前擋矸網(wǎng)范圍后必須及時拉緊上一段架前擋矸網(wǎng)的伸縮油缸，使架前擋矸網(wǎng)恢復(fù)至封閉狀態(tài)。

（2）工作面施工防突鉆孔或炮眼作業(yè)前，加強(qiáng)敲幫問頂，清找懸矸時，找矸點(diǎn)下方嚴(yán)禁有人員，防止矸石滾落傷人，找矸人員不得正對找矸點(diǎn)，必須站在找矸點(diǎn)側(cè)上方進(jìn)行，且必須站在有效支護(hù)下操作，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。如端面距超標(biāo)的必須先打設(shè)好臨時支護(hù)。

（3）安釬工在安釬（或鉆桿）前必須認(rèn)真檢查作業(yè)點(diǎn)上方機(jī)道內(nèi)擋矸設(shè)施，確保擋矸設(shè)施完好可靠后，方可進(jìn)入機(jī)道內(nèi)安釬（或鉆桿），安釬（或鉆桿）完成后必須及時撤至人行側(cè)的安全地點(diǎn)。

（4）施工防突鉆孔期間必須切斷工作面刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)電源；施工炮眼期間工作面刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)嚴(yán)禁運(yùn)行。若生產(chǎn)作業(yè)未結(jié)束嚴(yán)禁進(jìn)入工作面進(jìn)行打眼作業(yè)。

（5）工作面爆破前，必須將爆破段對應(yīng)架前擋矸設(shè)施的伸縮油缸伸出，松弛鋼絲繩，使架前擋矸網(wǎng)伏在電纜槽上，另外使用高分子塑料板對油缸進(jìn)行掩護(hù)，同時所有架間擋矸網(wǎng)必須全部收至上方鋼絲繩處掛好，所有機(jī)道擋矸設(shè)施必須全部收回貼近支架頂梁，然后方可開始進(jìn)行爆破作業(yè)。

3.2.3 檢修期間

（1）檢修人員檢修采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)期間，需進(jìn)入機(jī)道或煤壁側(cè)檢修時，必須先檢查作業(yè)點(diǎn)上下機(jī)道擋矸設(shè)施，確保機(jī)道擋矸設(shè)施展開，同時在該機(jī)道擋矸設(shè)施下方和煤壁側(cè)空隙過大處使用廢舊皮帶進(jìn)行遮擋，形成對機(jī)道有效擋矸，然后安排專人維護(hù)機(jī)道及煤壁側(cè)頂板煤壁，確保支架接頂嚴(yán)實(shí)，初撐力達(dá)到要求，作業(yè)范圍煤壁側(cè)空頂處必須用適長的單體支柱配開塊料，按0.8m間距打設(shè)臨時支護(hù)，作業(yè)范圍內(nèi)煤壁采用排花、笆片進(jìn)行背護(hù)，保證支護(hù)可靠背護(hù)嚴(yán)實(shí)，防止頂板漏矸、煤壁片幫或抽冒傷人。

（2）工作面檢修作業(yè)前必須加強(qiáng)“敲幫問頂”，及時清找懸矸，確保人員站在有效支護(hù)下進(jìn)行檢修作業(yè)，嚴(yán)禁空幫空頂作業(yè)。

4 應(yīng)用效果

通過對該工作面防飛矸設(shè)施和相關(guān)措施進(jìn)行不斷改良和優(yōu)化后，使傾斜煤層回采期間“防飛矸”的技術(shù)、工藝得到創(chuàng)新，該工作面未發(fā)生一起飛矸傷人事故，解決了傾斜工作面飛矸傷人的安全威脅，并且相關(guān)工序可以平行作業(yè)，提高了功效，增加了工作面推進(jìn)度，為傾斜綜采工作面安全生產(chǎn)提供了安全保障！

5 結(jié)語

綜上所述，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下傾斜煤層回采期間“防飛矸”研究及運(yùn)用過程中，通過不斷改良和優(yōu)化后的防飛矸設(shè)施和相關(guān)措施，相比傳統(tǒng)的工藝和技術(shù)，創(chuàng)新效果顯著、技術(shù)上更為可靠、經(jīng)濟(jì)上合理，具有較高的安全和經(jīng)濟(jì)效益。復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下傾斜煤層回采期間“防飛矸”的新技術(shù)、新工藝，為煤礦井下安全生產(chǎn)提供一定的實(shí)踐依據(jù)，為煤礦井下傾斜工作面“防飛矸”工作提供了成功案例和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。