为提高急倾斜煤层长壁放顶煤工作面围岩控制效果和支架稳定性,本文采用物理模拟和理论分析相结合的方法,对顶板结构和液压支架的稳定性进行了研究。结果表明:尾闸附近顶板下沉幅度大,切高小,主闸附近顶板下沉幅度相对较小;随着开采空间的增大,主闸门上方顶板岩层的冒落角增大。顶板岩层的垂直位移和水平位移特征表明,垮落块体在顶板结构的下铰点附近旋转,可能导致滑动失稳。煤层倾角大,使顶板结构更容易发生滑动失稳。在急倾斜煤层中,尾闸和主闸上方可以很容易地形成一个三铰拱。倾角的增长,沉降大门上方的拱脚形成显著减少,从而降低屋顶结构的概率变得不稳定由于大变形,而潜在的尾门上方的屋顶结构的滑动稳定性大大增加。

随着科技的发展和进步,许多技术跟设备应用在煤矿开采当中,开采急倾斜煤层需要更加复杂的综合机械化开采设备。通过分析综合机械化开采急倾斜煤层的特点、当前存在的问题以及一些开采时的关键技术,以淮南矿区为研究对象,通过采用关键技术,使煤矿的月生产量翻了1倍。急倾斜煤层的有效开采,避免了煤炭资源的浪费,提高了煤矿的生产率,对煤矿和社会都具有一定的积极意义。

急倾斜煤层机械化开采一直是煤炭开采的一大难题。根据贵州省煤炭产业相关政策要求,生产矿井要100%实现机械化开采。贵州省黔北矿区部分煤矿为急倾斜煤层,煤质好、市场前景好。本文以万顺煤矿探索机械化开采为例,该矿采用柔性掩护液压支架支护顶板,采煤机落煤,全部垮落法管理顶板,率先在该矿区范围内采用机械化开采,为其他急倾斜煤矿机械化开采提供了一定的参考。

针对急倾斜煤层容易出现设备下滑的问题,以西山鸿兴煤业某工作面为研究对象,调整工作面的架溜,适当控制增减架,并对割煤、推溜、拉架和移架等工艺进行优化,将支架的下滑控制在一定范围内。通过现场实际应用,结果表明:优化后的工艺使安全开采条件得到很大地改善,工人劳动强度得以降低,平均月产量由0.55万t提高到1.16万t,采出率由82%提高到91%,取得了较好的经济效益。

传统的急倾斜煤矿采煤方法为炮采加单体支柱铰接顶梁进行工作面支护,不仅煤炭产量较低,而且工人的劳动强度大,生命安全也难以得到保障。基于此,对某矿采用综合机械化开采急倾斜煤层进行分析研究。经实践应用,整体机械化综采设备的配套使用,使工作面开采作业变得更加安全可靠,避免了顶板的不稳定破断现象,极大地降低了煤矿工作面的生产成本,提高了煤炭产量,为急倾斜煤矿机械化开采提供了宝贵的经验。

为满足急倾斜煤层开采需求,保障急倾斜煤层开采的安全支护,有效改进液压支架设计制作工艺,针对支架适用条件以及不同的煤层倾角(45°、60°、70°),进行数学和力学计算分析,并用ANSYS软件进行仿真分析并验证,对比仿真分析结果与理论计算结果,误差较小,有效可靠;但角度达到60°及以上,结构的应力值快速增大,对支架连接处的强度冲击较大,需要对局部添加支撑以及添加额外的加强筋等方式进一步提高结构刚度,减少结构的应力,使得结构的刚强度性能更高,提高结构稳定性和耐疲劳特性。