刘昶亨
（山西汾西宜兴煤业有限责任公司，山西 孝义 032300）
大倾角煤层即为埋藏倾角＞30°煤层，绝大多数矿区浅部开采条件较佳，煤层储量为短缺的状态，因而需要正确看待大倾角煤层开采工作，明确支架和围岩关系的同时，有效了解支架受力状况，对顶板、底板、支架和倾角支护系统的稳定性进行控制[1]。
以某矿090702工作面为例，其工作面处于向南倾斜的位置。其工作面走向更适合采用机械方式采煤，如果垮落之后会对顶板造成非常严重的损害，所以相关负责人必须重视对顶板管理问题。采煤机螺旋滚筒的深度为0.7 m，主要是借助自移液压支架支护顶板。工作面支架最大采高、最小采高分别为3.5 m、1.7 m。开采技术主要特征如下：
1）大倾角煤层综采时，支架、围岩系统无法保持稳定的状态，容易产生倾角变形的情况，甚至会导致开采设备倾倒等一系列意外情况[2]。
2）如果煤层的倾角越来越大，那么对支护系统稳定性的要求也就越来越高，因而需对支护系统加以科学布置。在这个过程中应考虑到支护阻力因素，同时加强对整体稳定性的管控。
3）如果工作面的倾角很大，顶板发生断裂，会沿着倾角向下滚落，有可能会影响到施工人员的安全，这也是造成工作面区域出现差异的主要原因之一，所以相关负责人必须控制好顶板，防止滚滑情况发生。
2.1 正确梳理支架、围岩的关系
采场支架、围岩的关系，即为老顶、直接顶、支架、底板系统，该系统支架、围岩会相互作用，围岩运动的状态关系到支架工作、承载力[3]。与此同时，工作情况直接关系到围岩的稳定性，所以需把支架、围岩当作统一承载力的体系，要求有效调节支架、围岩的关系，以便达到大倾角煤层综采的最佳效果。
2.2 支护系统稳定性控制关键点
在整个开采的过程中，支护系统所需要支付的对象为直接顶岩层，只有确保支付系统的稳定性，而且工作面顶板不出现位移，才能够确保工作人员的自身安全，所以说，相关负责人对于工作顶板的位移以及工作顶板支架结构、相关参数等的关联性紧密[4]。
2.2.1 顶板控制方法
顶板的厚度以及老顶岩层对工作面所造成的压力，都会影响到支护系统的稳定性。主要影响集中在直接顶厚度。换句话说，老顶与煤层距离越远，直接顶厚度越大，一旦发生破断，就会形成缓慢下沉式平衡。090702工作面的指令厚度大约在2.3 m左右，在不出意外的情况下，可以为支护系统提供非常良好的稳定性工作面。在向前推进的过程中，顶板处于来压阶段，破断岩块重量和支架稳定性呈反比例关系。即直接顶跨落岩块影响范围越大，作用于支架的荷载就越大，对支护系统的整体稳定性影响就越差。如果出现岩石滑落的现象，那么，支架所需要负载的压力也就会更大，这就会影响支护系统的稳定性。为解决此问题，支护系统顶板作业现场可采取的措施有：在顶板来压阶段，增加支架初撑力、工作阻力，迎山角控制在3°～5°之间，避免发生退山、空顶及线接触等情况，而且应该和顶板接触紧密，不得出现空顶或是“线接触”情况，保持移架一次性达到标准、禁止实行反复支撑顶板操作。
此外，由于支架本身结构与参数会对整个支护系统稳定性带来影响。这里的结构与参数是指初撑力、支架底座宽度、重量、高度以及工作阻力等。对于支架初撑力和工作阻力，可通过对支架进行受力状况分析来确定。要想避免支架下滑问题出现，需要强化支架整体的稳定性。同时，支架要保持一定初撑力，以使其作用阶段能够将工作阻力充分利用起来。本工程选用的支架型号为ZY6000/18，其初撑力354 kN，工作阻力为4 400 kN。强度满足大倾角工作面顶板压力需求。为强化支架初撑力作用效果，应保证其处在完好状态，无漏液、串液，且不发生自动卸载。具体可通过定期及时地检查供液管路，来降低泵站的压力损失影响。因支架底座宽度、支撑高度会降低支护稳定性，需控制好支架底座宽度和支撑高度。现场作业可供选择的措施包括：增加支架底座面积、保证支架与煤层底板接触效果。如此，就可驱使底板作用于支架的支撑力以均匀状态分布，且能够保证支架在工作阻力增加状态下不受煤层底板破坏影响。在保证顶板割平情况下，规避支架定量与顶板的点、线接触。重量方面，应在满足支护强度要求的情况下，降低支架重量，以保证支护稳定性。因工程大倾角工作面支架选型完成，重量无法调整，可在回采作业阶段加快推进速度。从每班组回采2刀，调整至回采3刀。这样一来，就可规避直接顶荷载长期作用于支架结构。
2.2.2 底板控制方法
在大倾角煤层开采的过程中，最常见的意外情况就是工作面顶板岩层移动或者是岩层被破坏，趋于该种状态下使得底板岩层顺着工作面斜向下滑，底板滑移和受损下使得支架失去支撑，支撑体系刚度下降[5]。地板破坏的基本原因为底板被破坏的原因，主要可以分为三部分：第一部分是因为煤层倾角；
第二部分是因为支架；
第三部分是因为底板岩层因素。如果工作面的倾角比较大，底板就会出现不稳定现象，或者是滑移的状况。这时就可以通过加大底板摩擦力的方式来确保支护系统的稳定性，首先，一定要把底板上的浮煤清理掉，因为浮煤导致底板发生位移。另外，要求在发生顶板淋水问题时马上处理，定期对支架乳化液管路、不同位置密封状况加以严格检查，从而防止受到外界因素所影响，致使地板摩擦系数降低。
2.2.3 支架控制方法
通过支架控制的方法可以提高支护系统的稳定性。因为在支架控制的过程中，可以分担工作阻力以及支架支撑力。这些力的作用对以后支护系统的稳定性有很大的提高。为避免发生支架下滑的情况，只需确保支架的稳定性，要求在工作期间合理利用工作阻力。在进行大倾角工作面运作的过程中，要注意选用合适的支架形式，只有达到顶板支撑强度的需要标准以后，才能够投入使用。相关负责人如果想要提高支架的支撑力，那么就要注意确保支架的完整性。在开采的过程中，一定不能出现漏液或者自动卸载等一系列情况。在使用之前，一定要对工业系统进行检查，才能够降低泵站压力所构成的不良影响。支架底座宽度更宽，支撑高度更低，就可以说明支架底座的面积很大，就可以让支架和煤层更好地接触，一部分力量以此来提高稳定性。除此之外，相关负责人对于顶板的状态也要进一步确认。在顶板上也不要放置过重的支架，否则不利于支护系统的稳定性。
2.2.4 倾角支护系统控制方法
煤层自身的倾角不能发生变化。不同的情况下，支护系统的状态差异也会对整个支护系统的稳定性造成一定的影响，倾角大则会呈相反关系，倾角发生变化，不利于支护面保持稳定性。为了降低支护面稳定性的不良影响，可以利用降低工作面倾角的方式。在设计的过程中，应该注意设置顺向的倾斜工作面，可以在一定程度上降低倾角，也就降低对支护系统稳定性的不利影响，然后再下端设置一定的缓冲距离，也可以降低工作面的倾角，然后再利用推移的形式输送物品。其次，在推移的过程中注意，让倾角和支护在相同的方向发挥作用，这也可以在一定程度上抵消相互作用力，有利于工作面系统的稳定。
在大倾角煤层综采技术应用的过程中，如果想要从根本上确定工作面的稳定性，那么就需要进行支护，稳定性控制工作最常见的方式，就是支架稳定性控制顶板稳定性控制以及地板稳定性控制。如果能够熟悉这三种控制方式，也就可以尽量降低煤层当中的倾角，减少由于支护系统不平衡所引发出的一系列不良影响。
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