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摘要：针对晋西北某矿综采工作面煤层倾角大的复杂地质条件，采用伪倾斜布置有效降低工作面倾角，解决了综采工作面回采工艺、机电设备管理、人员安全等诸多问题，对提高倾斜煤层回采率与经济效益具有一定的指导意义。
关键词：综采工作面；伪倾斜；开采安全；应用
1工程地质条件
某矿井位于山西省吕梁市境内，矿井煤系地层倾角变化较大，西翼地层倾角在12°-25°之间，平均18°左右；东翼地层倾角平缓，一般为5°-10°左右。矿井首采4号煤层厚度为5.71～8.08m，平均厚度7.56m，煤层由南向北逐渐变厚，全井田稳定可采。4号煤层顶板多为砂质泥岩，其次为粉砂岩、泥岩，厚度平均2.90m左右，属半坚硬岩石；底板岩性为细砂岩、砂质泥岩、泥岩。根据4号煤层赋存条件及顶、底板条件，该矿井回采工作面采用长壁后退式放顶煤综采工艺回采，全部垮落方法管理顶板。但由于西翼部分区域工作面煤层倾角较大，无论是采用仰采或是俯采，实施起来都有很大难度，会对工作面顶板维护、采煤机械正常回采操作及作业人员安全造成影响，给工作面生产管理带来困难。因此为解决这一难题，对该矿井煤层倾角较大的回采工作面采用伪倾斜布置，即将正倾斜工作面调成伪倾斜工作面，回采工作面方向不是正倾斜方向，而是与正倾斜方向有一定夹角，这样就相当于减缓了回采工作面的煤层倾角，现在的倾角就是伪倾角。走向长壁工作面伪倾斜布置开采巷道布置与普通的走向长壁采煤法基本相同，生产系统简单、安全保障性高[1~4]。
2伪倾斜综放工作面相关参数
伪倾斜布置综采放顶煤工作面技术参数的确定：
（1）工作面伪斜角的确定
tgθ＝L1/L2
式中：θ——工作面与回风顺槽的伪斜夹角；
L1——移架时两支架间允许最大空顶间距，取0.5m；
L2——割煤步距，取0.6m。
根据上式，tgθ＝0.5/0.6＝0.833，θ＝39.81°,本次设计工作面伪斜角取35°。
（2）工作面伪倾角的计算
tanβ1＝tanβ×cosα1
式中：β1——工作面伪倾角；
α1——倾面夹角；根据90°－35°＝55°，取55°。
β——煤层实际倾角，10°～25°度；
当α1＝55°，β＝10°时，根据公式得β1＝5.8°；
当α1＝55°，β＝25°时，根据公式得β1＝15°。
通过以上计算可以得出，当工作面切眼与回风顺槽呈35°夹角伪斜布置后，经伪斜处理后工作面伪倾角可达到5.8～15°，从技术参数分析可以看出，伪倾斜布置工作面可以有效降低工作面的倾斜角度，从根本上降低了煤块自溜的可能性，提高了设备的稳定性和工作人员的安全性。有利于保证回采工作的顺利进行和工作面生产能力，进一步促进矿井的安全生产。
3、伪倾斜开采常见的安全问题及防治措施
（1）伪倾斜布置开采的顶板问题
伪倾斜布置的综采工作面往往存在工作面液压支架顶梁上部无法完全接实顶板的问题，使支架的有效支护不能充分发挥作用，容易造成片帮现象和顶板事故的发生。
防治措施：①合理选择适宜的综采放顶煤支架，选型中应考虑提高支架的工作阻力和支撑效果；②支架无法有效支护顶板时，必须及时采取措施加强支护，避免出现漏顶、空顶问题，移架时必须做到带压擦顶移架。
（2）伪倾斜布置开采的综采设备的防倒和防滑问题
首先，由于煤层的不均匀性分布，导致了顶板上部受力的不均匀，不同位置顶板受挤压破碎程度也不同。理论上顶板的侧向滑移必然会对相邻的液压支架产生挤压，从而影响整个工作空间支架的稳定性。并且重力作用还会导致煤矸从支架后方沿底板方向下滑，这也会对支架产生一定的下滑力，在这些附加的压力和下滑力的共同作用下，支架往往容易发生偏斜、滑移以及坍塌等问题。
其次，对刮板输送机稳定性影响最为显著的因素是工作面的地质条件。根据多年的生产经验，工作面倾角是使刮板输送机产生滑移的根本原因，当工作面倾角过大时，输送机在倾斜面上产生的下滑分力大于与底板之间的摩擦力，就会产生自然的下滑运动；煤层倾角越大，下滑现象越明显。采煤过程中液压支架的推进运动也会导致刮板输送机的滑动，在正常的采煤工艺进行过程中，随着开采面在不断的前移，后续的液压支架、刮板输送机等设备都需要跟随采煤面前移。这种不停的推移动作很容易使利板输送机产生相对滑动。
因此，提高综采工作面设备稳定性的关键就在于解决好以下两个方面的问题：①综采最有利的倾角为0-12°，这时，可不考虑设备自重问题，现有采煤机械化设备都可以成功地在此条件下沿走向或沿倾斜工作。在干燥条件下，倾角大于12°时，采煤机要装防滑装置，而支架及输送机在倾角小于16°时是不会下滑的。但在潮湿条件下，摩擦系数将降低，倾角大于8°时，采煤机要有防滑装置；倾角大于12°时，支架及输送机也要有防滑装置；倾角大于16°时，支架应同时有防倒、防滑及调架装置。②该矿井西翼部分工作面倾角在10°-25°之间，平均18°左右，经伪斜处理后工作面伪倾角可降到5.7～14°，有利于保证采煤机和输送机的稳定性、生产能力和回采工作的可靠性。为防止支架在移动中出现“跑偏”以及当工作面倾角较大产生下滑和倾倒现象，保证支架的正常工作，支架除自身带有防滑功能外，应装设导向或防滑防倒装置；支架采用机械导向装置，该导向装置有导向杆、导向腿和导向轨等，采用沿底座装设的一些构件来引导和限制支架的移动。此外，在掩护梁装设可活动侧护板，除了用于架间防矸外，也具有一定的防倒、调架作用。采用端头支架加强对输送机头、机尾的锚固，加强输送机的稳定性。
（3）伪倾斜布置开采的支架挤架、咬架、背架问题
伪倾斜综采工作面支架沿垂直工作面方向进行移架，每移动一个步距，液压支架相对倾向方向就存在错距问题，且随调斜角增大支架错距增大。
防治措施：①按照伪倾斜综采工作面严格管理，保持平直移动刮板输送机，不能甩了机头甩机尾；②严格控制工作面采高，保证液压支架接顶严密，并起到足够的初撑作用；③移架过程中应按步距拉移，顺序移架，保证支架垂直工作面；并及时调整支架状态，移架后立即升起升牢。
（4）伪倾斜工作面行人的安全问题
综采工作面在伪倾斜布置进行开采时，工作面仍有一定的倾角，在工作面角度大于煤层的自然安息角的情况下，在重力的作用下，容易出现工作面顶板冒落的矸石和片帮的煤矸沿垂直方向向下落的情况，而在工作面伪倾斜布置时恰好落向人行道，给行人安全带来威胁。并且支架顶板在压力过大的情况下也会产生倾倒、漏顶等顶板事故，也会造成不同程度的人员伤亡。
防治措施：①在刮板输送机及液压支架周围安装安全防护板或防护帘，将煤块容易脱落溅落的部位隔离开；在行人侧沿垂直工作面方向每10m设置一组挡矸措施。②在工作面行人侧和刮板运输机之间沿工作面方向安设防护网，对行人侧做全断面防护；人行通道上设置安全扶手等辅助设施，提高人员通行的安全性。③支架工人要及时对支架进行维护，加强顶板控制，减少顶板事故和片帮现象。
4、结语
通过对晋西北某矿综采放顶煤工作面采用伪倾斜开采技术，有效降低工作面的倾斜角度，同时解决了工作面液压支架、刮板输送机等设备的日常管理问题，增加了生产安全性，提高了工作面的生产效率，使煤矿生产管理更加方便、高效，进一步完善和提高了我国煤炭行业的生产管理水平。
参考文献
[1]孙铖，浅谈大倾角煤层开采的特点及现状[J].民营科技，2012（06）.
[2]王玉.大倾角综采工作面伪倾斜开采分析[J].价值工程,2016,(21):89-90.
[3]宾统.采矿方法中伪倾斜布置在缓倾斜薄矿体中的应用[J].工程建设,2016,(03):33-36+78.
[4]谢金洪,谭顺舟,饶益信,周思友,涂兴东.急倾斜软顶薄煤层伪倾斜线性密集支护开采技术[J].煤炭工程,2016,(03):4-7.
作者简介
吴红（1975-），男，籍贯贵州省六盘水市，2009年1月毕业于贵州大学采矿工程专业，助理工程师，现从事工作（或研究方向）：煤矿机电。