1、逢春煤矿急倾斜综采技术逢春煤矿急倾斜综采技术二一七年六月二一七年六月松藻煤电有限公司逢春煤矿松藻煤电有限公司逢春煤矿 华西华西 提提 纲纲一一煤矿概述煤矿概述二二需要解决的问题需要解决的问题三三解决问题的思路及途径解决问题的思路及途径四四现场试验情况现场试验情况五五试验的成果试验的成果一、矿井概述一、矿井概述 逢春煤矿于逢春煤矿于19861986年年1010月建成投产，设计生产能力月建成投产，设计生产能力9090万吨万吨/年。根据设计，逢年。根据设计，逢春开采区分上（春开采区分上（+523m+523m）、下（）、下（+230m+230m）两个水平）两个水平,上、下水平均以井田中部井筒煤柱上、下
2、水平均以井田中部井筒煤柱分为南北两个采区，共分为南北两个采区，共4 4个采区。上水平煤层平均倾角个采区。上水平煤层平均倾角6565，下水平煤层倾角，下水平煤层倾角5 55555。矿井采用平硐开拓，分阶段布置，走向条带式开采。矿井通风方式为两翼对角。矿井采用平硐开拓，分阶段布置，走向条带式开采。矿井通风方式为两翼对角抽出式。抽出式。逢春煤矿主采逢春煤矿主采M6M6、M7M7、M8M8煤层，其中煤层，其中M6M6、M7M7煤层为薄煤层（作为保护层开煤层为薄煤层（作为保护层开采），采），M8M8煤层为中厚煤层。采煤方法采用走向长壁俯伪斜正台阶采煤法，风镐落煤，煤层为中厚煤层。采煤方法采用走向长壁俯伪
3、斜正台阶采煤法，风镐落煤，溜槽自溜，全部垮落法管理顶板。支护方式溜槽自溜，全部垮落法管理顶板。支护方式M6M6煤层采用液压单体加铰接顶梁支护，煤层采用液压单体加铰接顶梁支护，M7M7、M8M8煤层采用多边形柔性掩护支架支护。工作面实行煤层采用多边形柔性掩护支架支护。工作面实行“三八制三八制”作业，三班生产，薄煤作业，三班生产，薄煤层工作面平均每月产量层工作面平均每月产量4000t4000t，月推进度，月推进度25m25m，劳动定员，劳动定员8585人。该采煤方法员工劳动强人。该采煤方法员工劳动强度大，回采效率低，安全威胁大。因此改变现有的落后工艺，走急倾斜煤层综合机械度大，回采效率低，安全威胁
4、大。因此改变现有的落后工艺，走急倾斜煤层综合机械化开采的道路已刻不容缓。化开采的道路已刻不容缓。20102010年年1010月，重庆能源投资集团正式将急倾斜薄煤层综采月，重庆能源投资集团正式将急倾斜薄煤层综采科研项目立项，组建科研小组，先后到乌克兰顿巴斯、黑龙江七台河、四川攀枝花、科研项目立项，组建科研小组，先后到乌克兰顿巴斯、黑龙江七台河、四川攀枝花、绿水洞等实地考察调研。绿水洞等实地考察调研。二、急倾斜薄煤层综采需解决的问题二、急倾斜薄煤层综采需解决的问题1 1、急倾斜煤层综采工艺复杂、难度大。、急倾斜煤层综采工艺复杂、难度大。与煤层倾角较小的综采工作面割煤、装煤、推溜、拉与煤层倾角较小的
5、综采工作面割煤、装煤、推溜、拉架相比，急倾斜综采工作面有其特殊难度，相关工作不能架相比，急倾斜综采工作面有其特殊难度，相关工作不能平行作业，且传统的推溜拉架顺序不能避免设备整体下滑。平行作业，且传统的推溜拉架顺序不能避免设备整体下滑。2 2、工作面环境恶劣、飞矸易伤人、损坏设备、工作面环境恶劣、飞矸易伤人、损坏设备 。急倾斜工作面落煤或片帮产生的煤体及冒顶、推底等急倾斜工作面落煤或片帮产生的煤体及冒顶、推底等产生的矸石会沿工作面倾斜方向加速向下滑落，造成砸伤产生的矸石会沿工作面倾斜方向加速向下滑落，造成砸伤工作面工作人员和损坏设备，同时大量煤体整体下滑后会工作面工作人员和损坏设备，同时大量煤体
6、整体下滑后会冲坏或堵塞工作面下出口，影响工作面正常生产。冲坏或堵塞工作面下出口，影响工作面正常生产。二、急倾斜薄煤层综采需解决的问题二、急倾斜薄煤层综采需解决的问题3 3、工作面设备防滑、防倒难度大。、工作面设备防滑、防倒难度大。煤矿急倾斜薄煤层采用综合机械化开采，倾斜煤层工作面顶煤矿急倾斜薄煤层采用综合机械化开采，倾斜煤层工作面顶板受到平行层面的分力要大于垂直层面的分力，导致设备稳定性板受到平行层面的分力要大于垂直层面的分力，导致设备稳定性差，容易倾倒。因倾角大，受重力影响，向下分力较大，使设备差，容易倾倒。因倾角大，受重力影响，向下分力较大，使设备容易下滑容易下滑。4 4、采场空间对设备性
7、能要求高。、采场空间对设备性能要求高。急倾斜薄煤层倾角大，作业空间小，工作环境恶劣，对设备急倾斜薄煤层倾角大，作业空间小，工作环境恶劣，对设备性能要求高，功能要求齐全，工作面设备必须具有远程控制操作性能要求高，功能要求齐全，工作面设备必须具有远程控制操作功能；具备防倒、防滑能力；采煤设备要牵引力大、体积小、制功能；具备防倒、防滑能力；采煤设备要牵引力大、体积小、制动力好；液压支架对顶、底板防护能力要好。动力好；液压支架对顶、底板防护能力要好。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径（一）采煤工艺确定；（一）采煤工艺确定；通过多次论证，我们确定采用急倾斜薄煤层俯伪斜走向长壁通过多次论证，
8、我们确定采用急倾斜薄煤层俯伪斜走向长壁式综合机械化采煤工艺。工作面煤矸沿煤壁自溜，巷道布置简单，式综合机械化采煤工艺。工作面煤矸沿煤壁自溜，巷道布置简单，巷道掘进率低，通风系统简单，工作面可连续推进，煤炭回收率巷道掘进率低，通风系统简单，工作面可连续推进，煤炭回收率高，效益好，有利于实现机械化开采。通过滚筒式采煤机落煤，高，效益好，有利于实现机械化开采。通过滚筒式采煤机落煤，三角斜切式进刀，煤矸靠工作面煤壁侧自溜，采煤机双向割煤，三角斜切式进刀，煤矸靠工作面煤壁侧自溜，采煤机双向割煤，往返一次完成一个循环，每割一刀煤，支架、刮板输送机前移一往返一次完成一个循环，每割一刀煤，支架、刮板输送机前移
9、一个步距。液压支架支护顶、底板，全部垮落法管理顶板个步距。液压支架支护顶、底板，全部垮落法管理顶板 。工作面空间分析：为工作面空间分析：为实现工作面煤炭自溜，实现工作面煤炭自溜，解决伪倾角过大引起的煤、矸解决伪倾角过大引起的煤、矸石以及材料下滑伤害人员及损坏设备，必须对工作面伪倾角的大小进行合理确石以及材料下滑伤害人员及损坏设备，必须对工作面伪倾角的大小进行合理确定。其中，工作面布置的层面角定。其中，工作面布置的层面角与伪倾角与伪倾角密切相关。在保证煤炭自溜要求密切相关。在保证煤炭自溜要求前提下，应尽量降低层面角。前提下，应尽量降低层面角。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径急倾斜
10、薄煤层俯伪斜综采工作面空间关系示意图急倾斜薄煤层俯伪斜综采工作面空间关系示意图三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径俯伪斜角度的确定俯伪斜角度的确定 根据技术分析及液压支架模拟，当层面角小于根据技术分析及液压支架模拟，当层面角小于6868时，上摆时，上摆量的纠正能力不足，且支架宽度过窄易挤死架；当层面角大于量的纠正能力不足，且支架宽度过窄易挤死架；当层面角大于7878时，对应的支架宽度过大，接近支架能够达到的最大宽度，时，对应的支架宽度过大，接近支架能够达到的最大宽度，使支架失去了调节能力，易倒架。最终确定支架适应层面角范围，使支架失去了调节能力，易倒架。最终确定支架适应层面角范围，
11、在保证煤炭自溜要求的同时能尽量降低煤炭自溜速度。在保证煤炭自溜要求的同时能尽量降低煤炭自溜速度。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径进刀方式选择及割煤进刀方式选择及割煤 采煤机上端部斜切进刀方式示意图采煤机上端部斜切进刀方式示意图 整体推移前示意图整体推移前示意图 三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径进刀方式选择及割煤进刀方式选择及割煤下行割煤示意图下行割煤示意图 采煤机下端部斜切进刀示意图采煤机下端部斜切进刀示意图 三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径(二）工作面防飞矸技术二）工作面防飞矸技术；1 1、采用俯伪斜布置方式、采用俯伪斜布置方式 急倾斜工作面采
12、用俯伪斜布置方式，工作面煤矸沿煤壁自溜，急倾斜工作面采用俯伪斜布置方式，工作面煤矸沿煤壁自溜，减少了工作面飞矸对设备及人员的威胁。通过分析计算，确定支减少了工作面飞矸对设备及人员的威胁。通过分析计算，确定支架适应层面角为范围，在保证煤炭自溜要求的同时能尽量降低煤架适应层面角为范围，在保证煤炭自溜要求的同时能尽量降低煤炭自溜速度。炭自溜速度。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径(二）工作面防飞矸技术二）工作面防飞矸技术；2 2、工作面设置纵向挡矸板、横向挡矸帘。、工作面设置纵向挡矸板、横向挡矸帘。（1 1）在每架支架顶梁腹部设有千斤顶内置式防飞矸装置，从本质上解决了）在每架支架顶梁腹
13、部设有千斤顶内置式防飞矸装置，从本质上解决了飞矸伤人，增强了对支架内部部件的防护作用，同时有利于电缆、水管飞矸伤人，增强了对支架内部部件的防护作用，同时有利于电缆、水管的拖移，防止坠入煤壁侧。的拖移，防止坠入煤壁侧。（2 2）支架尾部后连杆上设置有固定挡矸板结构，掩护梁活动侧护板后部设）支架尾部后连杆上设置有固定挡矸板结构，掩护梁活动侧护板后部设置有置有“刚柔并济刚柔并济”的挡矸装置，可有效地防止后部矸石窜入支架内部，的挡矸装置，可有效地防止后部矸石窜入支架内部，保证了支架内部作业空间的安全。保证了支架内部作业空间的安全。（3 3）支架下方安设柔性挡网，有效的防止飞矸窜入支架内部同时便于人员）
14、支架下方安设柔性挡网，有效的防止飞矸窜入支架内部同时便于人员同行。同行。（4 4）支架、采煤机远程控制技术，保证人员作业安全。）支架、采煤机远程控制技术，保证人员作业安全。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径防矸板落下后的位置示意图防矸板落下后的位置示意图三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径(三）工作面设备防滑、防倒技术三）工作面设备防滑、防倒技术；1 1、采用专用排头支架、采用专用排头支架工作面前工作面前6 6架支架采用架支架采用ZJYG2400/8.5/19ZJYG2400/8.5/19型液压支架，支架间采用防倒、防型液压支架，支架间采用防倒、防滑油缸。保证排头架连
15、为整体，工作过程中不下滑。滑油缸。保证排头架连为整体，工作过程中不下滑。2 2、工作面斜拉油缸及底调装置、工作面斜拉油缸及底调装置通过斜拉油缸在每次推溜后将导向输送机上提，通过底调装置可以上提下通过斜拉油缸在每次推溜后将导向输送机上提，通过底调装置可以上提下移的支架，保证设备整体不下滑。移的支架，保证设备整体不下滑。3 3、推移装置及其滑道采用斜向上倾斜一定角度的非常规结构设计。、推移装置及其滑道采用斜向上倾斜一定角度的非常规结构设计。推导向推导向输送机时自然有一个向上的分力，减少溜子下滑的可能；推移装置在伸输送机时自然有一个向上的分力，减少溜子下滑的可能；推移装置在伸出达到最大行程时，推杆向
16、下摆动达到水平状态，因此能够保证推杆在出达到最大行程时，推杆向下摆动达到水平状态，因此能够保证推杆在前后移动范围内始终向上或水平移动，有效的限制了输送机向下滑动。前后移动范围内始终向上或水平移动，有效的限制了输送机向下滑动。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径推移装置采用向上倾斜一定角度的非常规结构设计；推移装置采用向上倾斜一定角度的非常规结构设计；增设限位千斤顶，限定推杆的摆动角度。增设限位千斤顶，限定推杆的摆动角度。推移装置摆动示意图推移装置摆动示意图 限位千斤顶位置示意图限位千斤顶位置示意图 三、解决问题的思路及途径究三、解决问题的思路及途径究支架底调调节示意图支架底调调节示
17、意图 前、后调架千斤顶同时动作前、后调架千斤顶同时动作（整体调架）示意图（整体调架）示意图 后调架千斤顶伸出（后调）示意图后调架千斤顶伸出（后调）示意图三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径(四）工作面设备整体配套技术；四）工作面设备整体配套技术；1 1、研制了导向连接系统。为实现急倾斜综采设备推移、拉架、采煤机导、研制了导向连接系统。为实现急倾斜综采设备推移、拉架、采煤机导向等功能，研制了向等功能，研制了SJD/1630-XSJD/1630-X型急倾斜导向连接系统，替代传统的工作型急倾斜导向连接系统，替代传统的工作面刮板输送机，解决了采煤机导向、整体推移、拉架、电缆拖移及煤层面刮板
18、输送机，解决了采煤机导向、整体推移、拉架、电缆拖移及煤层底板推移的问题。底板推移的问题。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径2 2、采煤机研究；、采煤机研究；采用内嵌式采煤机，为了减小端面距，研制了内嵌式截割部，把采用内嵌式采煤机，为了减小端面距，研制了内嵌式截割部，把螺旋滚筒嵌入截割部后端内侧，减小采煤机整机宽度，同时解决螺旋滚筒嵌入截割部后端内侧，减小采煤机整机宽度，同时解决了采煤机重心向煤壁倾斜的问题。了采煤机重心向煤壁倾斜的问题。1 0 5三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径采用整体铸造结构，为了保证牵引机构整体的刚度，结构上壳体采用整体铸造结构，为了保证牵引机
19、构整体的刚度，结构上壳体采用整体铸造，有效避免以往采煤机对接螺栓松动问题。采用整体铸造，有效避免以往采煤机对接螺栓松动问题。牵引机构结构示意图牵引机构结构示意图 三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径行走系统中采用复合曲线行走轮替代现有的摆线行走轮，提行走系统中采用复合曲线行走轮替代现有的摆线行走轮，提高了使用寿命高了使用寿命 。为了解决采煤机下滑问题，上下行走减速箱都装上大制动扭矩为了解决采煤机下滑问题，上下行走减速箱都装上大制动扭矩的液压制动器。的液压制动器。液压制动器示意图液压制动器示意图三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径采煤机强制润滑技术。采煤机强制润滑技术。为
20、了为了解决急倾斜煤层中，截割部高位解决急倾斜煤层中，截割部高位的齿轮和轴承润滑效果差的问题，的齿轮和轴承润滑效果差的问题，在截割部上增设了强制润滑油泵，在截割部上增设了强制润滑油泵，实现了强制润滑的目的。实现了强制润滑的目的。管路连接示意图管路连接示意图三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径3 3、采用适用于急倾斜综采的异形掩护式液压支架、采用适用于急倾斜综采的异形掩护式液压支架设置斜拉千斤顶防导向系统下滑设置斜拉千斤顶防导向系统下滑 支架顶梁设防倒千斤顶，支架顶梁设防倒千斤顶，底座设前后防滑装置；在工作面下端设置底座设前后防滑装置；在工作面下端设置2 2组排头架，每组组排头架，每组
21、3 3架，架，排头架相互联接形成一个整体，增强防倒、防滑能力，解决设备关排头架相互联接形成一个整体，增强防倒、防滑能力，解决设备关键部位的防倒、防滑问题，支架顶梁前端采用伸缩梁，及时支护键部位的防倒、防滑问题，支架顶梁前端采用伸缩梁，及时支护顶板。增大了底座面积，最大限度减少导向装置与支架底座之间顶板。增大了底座面积，最大限度减少导向装置与支架底座之间底板暴露面积，实现了及时护底。底板暴露面积，实现了及时护底。三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径伸缩梁示意图伸缩梁示意图 三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径支架底座结构示意图支架底座结构示意图三、解决问题的思路及途径三、
22、解决问题的思路及途径4 4、研制了防滑绞车和自动卷缆机。、研制了防滑绞车和自动卷缆机。急倾斜工作面中，人工拖拉急倾斜工作面中，人工拖拉采煤机电缆，工作难度大，安全威胁大。为了解决这一难题，研制采煤机电缆，工作难度大，安全威胁大。为了解决这一难题，研制了采煤机电缆自动卷缆机，实现采煤机与电缆运行同步，电缆自动了采煤机电缆自动卷缆机，实现采煤机与电缆运行同步，电缆自动拖移，无人看护。拖移，无人看护。三、急倾斜薄煤层俯伪斜综采装备研究三、急倾斜薄煤层俯伪斜综采装备研究变频同步安全绞车示意图变频同步安全绞车示意图三、解决问题的思路及途径三、解决问题的思路及途径5 5、采用工作面自动控制技术。、采用工作
23、面自动控制技术。实现了采煤工序两端平滑过渡自实现了采煤工序两端平滑过渡自动斜切进刀、挡矸装置随采煤机割煤自动开启与关闭、伸缩梁随采动斜切进刀、挡矸装置随采煤机割煤自动开启与关闭、伸缩梁随采煤机割煤自动伸出、导向连接系统整体推移和上调等，实现了少人煤机割煤自动伸出、导向连接系统整体推移和上调等，实现了少人工作面。工作面。四、现场试验情况四、现场试验情况逢春煤矿先后于逢春煤矿先后于20112011年、年、20132013年进行了两次综采试验。年进行了两次综采试验。20152015年年121220172017年年3 3月在逢春煤矿月在逢春煤矿S2611S2611工作面进行工业性试验并取得了显著效果，
24、工作面进行工业性试验并取得了显著效果，20172017年年5 5月完成月完成N2721N2721急倾斜薄煤层俯伪斜综采工作面安装并正常回采。急倾斜薄煤层俯伪斜综采工作面安装并正常回采。（一）工业性试验工作面参数（一）工业性试验工作面参数S2611S2611工作面采用俯伪斜走向走向长臂采煤法，俯伪斜角度工作面采用俯伪斜走向走向长臂采煤法，俯伪斜角度5151。工。工作面采高为作面采高为1.1m1.1m。倾斜长度。倾斜长度84.36m84.36m，走向长度，走向长度498m498m。（二）劳动组织（二）劳动组织工作面实行工作面实行“两采一准两采一准”作业方式，两班生产，一班检修。全队定员作业方式，两
25、班生产，一班检修。全队定员4545人。工作面割煤机往返割煤，截深人。工作面割煤机往返割煤，截深0.6m0.6m，工作面支架及输送机推移步距，工作面支架及输送机推移步距均为均为0.6m0.6m。五、试验取得的成果五、试验取得的成果20152015年年1212月月-2017-2017年年3 3月，月，S2611S2611工作面累计推进工作面累计推进498498米，最高日进度米，最高日进度2.42.4米，最高月进度米，最高月进度5555米。回采工效由米。回采工效由2.2t/2.2t/工提高到工提高到8t/8t/工，工作面作业工，工作面作业人数减少人数减少50%50%，经济社会效益突出，提高了急倾斜薄
26、煤层回采效率，达到，经济社会效益突出，提高了急倾斜薄煤层回采效率，达到矿井矿井“机械化换人，自动化减人机械化换人，自动化减人”的目标的目标。2016 2016 年年9 9 月月1414日，经重庆科技成果转化促进会组织专家组对项目进日，经重庆科技成果转化促进会组织专家组对项目进行了鉴定，该项目取得了行了鉴定，该项目取得了2626项新的技术改进成果，申请的项新的技术改进成果，申请的1313项专利中已取项专利中已取得了得了4 4项。研究成果达到国际先进水平，解决了急倾斜薄煤层俯伪斜综合项。研究成果达到国际先进水平，解决了急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化开采这一世界难题，在我国西南地区急倾斜开采矿井具有广阔的推机械化开采这一世界难题，在我国西南地区急倾斜开采矿井具有广阔的推广应用前景。广应用前景。谢谢 谢谢
