摘要：华亭矿区东峡煤矿大倾角坚硬易燃特厚煤层群首次采用综放开采，通过工业性试验，研究了大倾角（37。）坚硬易燃特厚煤层群围岩活动和矿山压力规律，提出了煤层群多区段“区域（大范围）岩层控制理论”，采取适当开采上区段隔离煤柱，有效解决了大倾角综放工作面“支架一围岩”系统失稳难题；采用模拟仿真技术对支架参数和结构进行系统的优化设计和采取有效防倒防滑措施，提高了工作面中部支架横向抗扭能力和整体稳定性，同时首次采用了新型整体前移端头支架，满足了大倾角特厚煤层群安全高效开采的要求；采用“非等长工作面柔性调整技术”，简化了工作面增、减架工序，加快了工作面推进度；采用工作面下行通风、均压通风、注氮、压注高分子泡沫等瓦斯管理和综合防灭火技术，有效地解决了易燃煤层的防灭火问题，对解决我国大倾角煤层开采问题具有重大的理论及现实意义
关键词：大倾角 特厚易燃煤层群 综放开采 技术研究
1项目研究的意义
1．1项目的研究是矿井实现安全生产的根本出路
东峡煤矿始建于1971年10月，1980年12月简易移交生产。矿井原设计生产能力是每年30万吨。2002年经技术改造，达到每年60万吨的生产能力。由于东峡煤矿煤层赋存条件的特殊性，自投产以来长期采用“大倾角易燃特厚煤层群倾斜分层开采方法。使用单体支柱、铰接顶梁支护，放炮落煤回采。开采工艺落后，采掘机械化水平低，工人劳动强度大，安全技术装备差，安全程度较低。矿井难以实现安全高效，严重制约了矿井发展和安全生产。要从根本上解决高效安全生产问题，采用综采放顶煤开采技术是实现“安全、高效和低成本”发展的根本出路。
1．2项目的研究是矿井技术改造的关键和核心技术
东峡煤矿主采煤层（煤6层），倾角为28°～48°，平均37°，坚固性系数一般为f＝2～3，属低灰、低硫、低磷、高挥发的长焰——不粘煤。在井田范围内分岔，分出煤6－1、煤6—2上、煤6—2中和煤6—2下，且自北向南由轴部向两翼逐渐变薄，煤层层数自北向南由少变多，属于大倾角坚硬煤层群。在解决这一类煤层的机械化开采问题上，国内尚无成熟的技术，开展大倾角坚硬易燃特厚煤层群综合机械化放顶煤开采技术研究具有重要的现实意义和广泛的推广示范意义，是矿井技术改造的关键和核心技术，关系着矿井技术改造的可行性和建设规模，对矿井的发展具有十分重要的现实意义。
1．3项目的研究对解决我国相似条件下大倾角煤层开采问题具有重大的理论及现实意义
该项目的实施，将从根本上解决大倾角易燃特厚煤层群综合机械化放顶煤开采技术难题，填补这一研究领域的技术空白。
大倾角煤层在我国的各大矿区均有分布，随着煤矿开采深度及强度的增大，大倾角煤层产量亦呈逐年上升的趋势，由于开采这类煤层的技术和理论一直没有得到根本解决，产效低、安全效益差、作业环境恶劣是这类煤层开采的主要特征。因此，该研究成果具有广泛的推广前景。对解决我国大倾角煤层开采问题有重大的理论及现实意义。
2项目技术研究主要内容
对该项目的研究按照可靠性、先进性、合理性和实用性相统一的原则，开展了如下的工作：
（1）进行了大倾角坚硬易燃特厚煤层群开采相似材料模拟实验，掌握了大倾角特厚易燃煤层群综合机械化开采过程中的矿山压力显现规律、 “支架一围岩”相互作用机理、支架在工作面推进过程中的稳定性及所需要的基本支护阻力进行模拟，掌握和观测顶板的运移规律，提出合理的顶板控制措施。确定初次来压步距，周期来压步距，最大支撑载荷，平均支撑载荷等开采参数，为确定放顶煤液压支架工作阻力及结构形式、强度等提供了科学依据。
（2）开展了数值模拟分析，按照现场实测参数、室内模拟试验、计算结果与生产实践相对照相结合的原则进行研究，揭示了大倾角煤层综放开采顶煤、顶板冒落规律，顶煤破碎机理及松散顶煤的落放过程和放落规律。
（3）应用了“液压支架参数优化设计软件系统”进行支架结构参数优化设计；应用了“液压支架参数化、可视化、动态受力分析和动态仿真软件系统”对支架进行全程动态受力分析；对支架的主要结构、连接件进行了计算机综合强度校核及可靠性优化设计：开展了大倾角工作面放顶煤液压支架及“三机”配套设计，研究解决了大倾角工作面（28°～48°，平均37°）综采放顶煤开采中“三机”防滑和支架防倒、防滑等关键性技术问题。
（4）开展了巷道布置及支护形式研究。根据东峡煤矿现有生产布局、开拓形式，确定了为大倾角综放试验工作面的布置进行巷道设计，确定了支护形式；
（5）采用了科学合理的回采工艺，研究解决了输送机上窜、下滑，克服支架咬架、倒架现象；研究解决了大倾角综采放顶煤工作面出现的冒落顶煤下滑，工作面上端架后出现空洞的问题，研究提高工作面顶煤回收率的问题。
（6）开展了矿压观测工作，掌握了大倾角综放工作面矿压显现规律，指导安全生产。
（7）针对矿井煤层具有强自燃倾向性、1级自燃煤层、最短自燃发火期限仅37天的实际，开展了大倾角坚硬易燃特厚煤层群综采放顶煤工作面综合防灭火技术研究与应用。保证工作面正常安装和顺利回采。
（8）开展了大倾角综放工作面安全生产组织管理体系研究与创新，最大限度的发挥大倾角综放的效益优势。
3试验工作面设计与生产情况
3．1首采小放高工作面的设计及生产情况
首采试验工作面37215－1工作面主采煤6－2上，位于1140～1075水平，煤层厚度为3．11～5．87m，平均厚度为4．49m，煤层倾角28°～37°，平均32°。回采面积为106 000㎡。煤层含0～2层夹矸，夹矸厚度0．05～0．20m，以灰色炭质泥岩为主。煤呈黑色，块状构造，以半亮型、半暗型煤为主，暗煤、亮煤次之。
煤层直接顶含有泥岩、粉砂岩为主，其厚度为0．4～3．4m平均1．48m，其中泥岩为灰色，较松软，粉砂岩呈厚层状。直接底为炭质泥岩、粉沙泥岩，厚度0．5～4．97m，平均2．28m，以灰色粉沙质泥岩为主，局部含炭质泥岩。
首采工作面倾斜长92～119m，平均长度为106m，自南向北逐渐变短，走向长度为1092m。在煤层厚度为4．49m的情况下，机采高度为2．3m，放顶煤高度为2．19m，采放比为1：0．95，采煤机截深0．6m，则放煤步距0．6m。
小放高工作面从2004年10月20日开始回采，截至2005年10月25日，共安全推进1092m，共采出原煤65．7万吨。平均日推进度3．5m，平均月产量5．97万吨，最高日产量3016吨。
3．2次采大放高工作面的设计及生产情况
次采大放高试验工作面为37215—2工作面主采煤6—2中，位于1140～1075水平，煤层厚度为11．4～7．83m，平均厚度为9．98m，煤层倾角28°～47°，回采面积为115 205㎡。本煤层厚度最大为11．42m，最小7．83m，煤层中含1～2层夹矸，夹矸厚度0．07—0．3m，以灰色泥岩为主，泥质粉砂岩，粉砂质泥岩次之。
煤层直接顶以炭质泥岩、粉砂岩为主，其厚度为0．2～4．31m，平均1．81m，其中泥岩为灰色，较松软。直接底为炭质泥岩、粉砂泥岩，厚度0．07～0．9m，平均0．52m，以灰色粉沙质泥岩为主，局部含炭质泥岩。
煤层倾角28°～47°，倾角大于35°的区域占工作面的89．6％。工作面倾斜长95～110m，平均长度为105m，自南向北逐渐变短，走向长度为1118．5m，工作面的机采高度为2．3m，放顶煤高度7．0m，采放比1：3，采煤机截深0．6m，放煤步距1．2m。
回采工作面于2005年11月6日开始安装，于2006年1月1日开始生产，2007年7月25日回采结束。共生产129．54万吨，最高日产达到5795吨，工作面正规循环率达到85％以上，日产稳定在4000吨左右，保持了工作面稳产高产，工效显著提高。
4主要经济技术效果
试验工作面从2004年10月20日开始回采，在工业性试验的30个月内，共安全推进2031m，共采出原煤179．9万吨。同等条件下的炮采工作面相比，年产量平均提高72．72万吨，提高了388．5％，全员工效由2吨／工，提高到5吨／工以上。年增产值12107．88万元，新增利税10662．93万元，减员增效（增收节支）369万元，年直接经济效益12111．93万元。
5主要解决的问题及技术创新点
东峡煤矿大倾角坚硬易燃特厚煤层群综合机械化放顶煤开采技术创新主要集中在以下几个方面：
（1）该课题系统研究了东峡煤矿大倾角（37°）坚硬易燃特厚煤层群围岩活动和矿山压力规律，提出了煤层群多区段“区域（大范围）岩层控制理论”，采取了适当开采上区段隔离煤柱的关键技术，有效解决了大倾角综采放顶煤工作面“支架一围岩”系统失稳难题，保证了工作面的正常运行。
（2）采用了模拟仿真技术对支架参数和结构进行了系统的优化设计，采取了有效防倒防滑措施，提高了工作面中部支架横向抗扭能力和整体稳定性，同时首次采用了新型整体前移端头支架，对工作面装备进行了优化配置，满足了大倾角特厚煤层群安全高效开采的要求。
（3）采用“非等长工作面柔性调整技术”，简化了工作面增、减架工序，加快了工作面推进度。
（4）采用了工作面下行通风、均压通风、注氮、压注高分子泡沫等瓦斯管理和综合防灭火技术，有效地解决了易燃煤层的防灭火问题。
（5） 提出了工作面支架快速安装方法，解决了复杂井巷和开切眼条件下（技术改造矿井）大倾角煤层综采工作面设备快速安装的难题，提高了工作效率。
（6）根据现场经验，总结出一套大倾角综放工作面预防飞煤伤人的技术管理措施，有效解决了人员安全防护问题，保证了安全生产。
6结论
东峡煤矿大倾角坚硬易燃特厚煤层群综合机械化放顶煤开采技术研究。经过3年多来，和西安科技大学、天地科技股份有限公司北京开采所等科研院所的共同攻关，通过历时30个月的工业性试验，解决了一系列大倾角坚硬易燃特厚煤层群综放技术难题，取得了成功。该项目2007年6月通过了甘肃省科技厅组织的技术鉴定，达到了国际领先水平。该项技术的研究成功，为东峡煤矿找出了一种先进的采煤方法，为东峡煤矿建设安全高效矿井奠定了坚实的基础，对解决我国大倾角煤层开采问题具有重大的理论及现实意义。
作者简介：
周翔，男，1971年出生，甘肃灵台人。大学文化，甘肃省党校在职研究生，现任华亭煤电股份公司东峡煤矿矿长。
可平面弯曲可伸缩带式输送机转角装置的研发与应用
乔中栋 张健
（甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿 华亭 744100）
摘要：急倾斜特厚煤层水平分层综采放顶煤工作面，由于受煤层顶底板起伏限制。在两顺槽顶底板严重起伏地点出现转折点（俗称拐点）。这就对运输顺槽的输送设备提出了可伸缩且可水平弯曲的新要求。砚北煤矿研制开发出大转角小曲率半径可平面弯曲胶带转角装置，顺利地实现了工作面过拐点，此技术对于提高劳动生产率。减少过拐点过程中运输设备对生产组织的影响，增加工作面产量，节省设备投资具有极其重要的意义，适应于急倾斜厚煤层水平分层综采工作面过拐点，即综采工作面旋转等条件。该装置采用组合落地式门形架结构，使悬挂在主梁上的托辊架可实现纵向与水平方向的自由摆动，从而实现胶带的自动调偏，该装置的安设长度可根据巷道的转角、曲率半径进行确定，一般煤30m即可达到良好的使用效果。
关键词：拐点 胶带机 摩擦反力 搭接 可伸缩
急倾斜特厚煤层水平分层综放工作面，一般在同一水平标高上分别沿煤层底、顶板布置运输与回风顺槽，由于受煤层底板等高线起伏、两顺槽坡度要求及带式输送机直线运输的限制，工作面回采巷道不可能沿一条直线布置在同一方位上，也不可能沿等高线随意弯曲，因此，运输顺槽只能沿煤层底板等高线尽量取直并分段布置，这样就在工作面运输顺槽出现了若干个转折点（俗称拐点）。同时，拐点的出现对工作面的回采提出了新的要求。
砚北煤矿是一座设计生产能力较大的国有新型现代化安全高效矿井。目前生产的南一采区主采煤5层平均厚度为46m，倾角32°～56°，属急倾斜特厚煤层，工作面均采用走向长壁水平分层综采放顶煤采煤法，综采面配套的运输设备主要有：SSJ－1000／2×75型可伸缩胶带输送机、SZZ－764／160型桥式转载机、SGZ－764／200型前后部刮板运输机，其首尾搭接完成工作面的原煤运输任务。
1综采工作面过拐点时的关键问题