现阶段已基本解决了倾角55o以内的长壁工作面的综采技术问题，多个矿区在大倾角厚煤层工作面采用倾斜布置走向长壁综放开采获得了成功，取得了良好的经济与社会效益。但部分矿区大倾角复杂条件下煤层开采仍然是难点问题，成功解决此类大倾角煤层开采成为行业发展的又一方向。
1 概况
富力煤矿是龙煤集团鹤岗分公司的主力矿井之一，核定生产能力为2 Mt/a。由于开采年限较长，剩余资源储量多位于二水平- 380 m以下11 3煤层。11#煤层赋存条件复杂，煤层厚度4. 94～10.8m，平均厚度8. 49 m，煤层倾角38o～45o，最大埋深约712.8 m，地表处于缓慢下沉带内。该矿为瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量为22. 59 m3/min，相对涌出量4. 88 m3/t，所开采煤层均属易发火煤层，煤尘具有爆炸性。11#煤层单轴抗压强度测定结果见表1，平均单轴抗压强度10. 44 MPa，煤层强度较小，不利于工作面片帮冒顶控制．
11 8煤层直接顶为1.0 m的细粒砂岩，上部赋存有12.1 m的粗粒砂岩，平均普氏硬度系数为12.6，为极坚硬顶板，且煤层自然发火期短，11#煤层为大倾角极坚硬顶板易发火煤层。该类煤层工作面长度不宜布置过长，否则影响推进速度，不利于采空区防灭火，加之倾角大，无法提供足够的迫使顶板及时破断的压力，采煤后易形成顶板悬空状态，不能自然冒落，严重制约着采用走向长壁综采放顶煤采煤工艺的实施。由于煤层松软，工作面伪斜布置造成顶煤易于落人采空区，降低了顶煤回收率，也增加了采空区遗留浮煤发火几率。
因此针对该类型煤层特点，研究适宜的安全高效高回收率开采方法，开发适应性较强的配套设备，不仅关系到富力矿的可持续发展，并且对鹤岗和东北矿区及国内类似煤层开采具有重要的参考意义。
2 工作面布置方式
工作面沿倾斜方向布置方式常用的有沿煤层底板布置、圆弧过渡布置和斜切布置3种，工作面倾斜布置3种方式示意图如图1所示。沿煤层底板布置方式（图中a部分）的优点是有利于提高煤炭回收率，对煤层厚度变化适应性强，减少了采空区遗留浮煤，有利于采空区发火问题治理，但上下端头顶板管理难度大。圆弧过渡布置方式（图中b部分）的优点是有利于控制设备的整体下滑，简化了下端头支护，解决了刮板输送机与转载机搭接问题，缺点是上端头支护难度大，回采过程中对圆弧段割煤工艺技术要求高，对煤层厚度变化适应性差，浪费了下端三角煤。斜切布置方式（图中c部分）与沿煤层底板布置方式相比，有利于工作面设备的防倒防滑，但上下端头顶板支护难度大，下端头底煤损失大，不利于采空区浮煤发火治理。
经调研，大倾角工作面沿走向方向多采用伪仰斜布置，沿垂直于伪仰斜方向推进。这种布置方式可相对减小工作面倾角，推进过程中，前后输送机和支架有上移方向位移分量，可抵消或减少前后输送机与支架的下滑量。但伪仰斜布置增加了工作面管理难度，降低了移架和推进速度，增加了顶煤落人采空区的几率。
通过比较分析认为在工作面设备满足防倒防滑要求的情况下，应优先选择正倾斜布置方式，不仅可适当增加移架速度，而且可提高顶煤回收率，避免上部顶煤遗落至采空区。
3 开采方案
11 4煤层综放工作面倾斜方向采用沿煤层底板布置方式，走向方向采用正倾斜布置方式，工作面倾斜长度100 m，割煤高度2.6 m，放煤高度5. 89 m，采煤机截深确定为0.8 m，设计进尺3.2m/日。工作面配套设备如表2所示。
4 极坚硬顶板综合治理技术
11#煤层上覆12.1 m的粗粒砂岩，厚度大且极其坚硬，易造成大面积悬顶，不利于顶煤回收，初次来压和周期来压期间一旦发生垮落往往来压强烈，有明显的动压冲击载荷现象。能否对极坚硬顶板有效处理是关系到II#煤层安全高效开采的关键技术问题之一。
国内坚硬顶板弱化多采用爆破技术，处理顶板对生产造成干扰大，存在一定的安全风险。同时考虑到11#煤层顶板岩石具有弱冲击倾向性，因此工作面初采期间采用深孔预爆破方式弱化顶板，正常回采期间采用高压注水弱化方式弱化顶板。
4.1 顶板深孔爆破弱化处理
初采期间对工作面上部约30 m的范围顶板进行处理，处理顶板的垂直高度约为31.3 m，为此设计了一组深孔，共3个孔，钻孔布置在距切眼约10 m处的卸压巷道中。1#孔孔深40 m，水平夹角5o；2#孔孔深42 m，水平夹角23o；3#孔孔深38 m，水平夹角40o，可满足处理高度要求。根据煤矿现有钻机的型号、钻头及钻杆尺寸，并考虑到炸药直径63 mm，以及达到爆破能量要求，确定炮孔直径为75 mm．炮孔封孔长度14—19 m，炮孔布置方案见图2，工作面回采前完成爆破弱化工作。
4.2 回采期间顶板高压注水处理
试验证明顶板高压注水可有效地破坏岩体的完整性，达到保护采掘工作面的目的，这种技术比爆破弱化处理顶板技术易操作、安全系数高、成本低。
沿卸压巷道每隔25 m施工一个高压注水钻孔，钻孔方位与顶板卸压巷垂直，钻孔仰角5o，孔长50 m，钻孔直径75 mm。钻孔打好后立刻进行封孔，封孔使用水泥封孔器，封孔长度10 m。工作面共施工20个高压注水孔。
注水使用高流量3D2A- SZ泵注水，泵站压力25 MPa。注水顺序为自工作面向外部钻孔依次注水。每孔每天注水时间为3 h以上，为避开受采动影响压力增大区域，注水作业距工作面距离不小于30 m。
5支架特殊结构设计
工作面采用郑州煤机厂生产的ZF5600/16/28型四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，支架中心距1.5 m，初撑力5234 kN，平均支护强度0.8 MPa。为适应超过40o的工作面倾角条件，支架设计了强力大行程侧推机构，此结构属于主动防倒机构，支架每侧的侧护板共设置8根侧推千斤顶，总推力远大于支架重量。侧推机构每侧行程150 mm，支架宽度调节范围达到300 mm，使支架具有良好的防倒能力。支架底座一侧设置防滑梁装置，两侧均带有2个可以单独动作的底调千斤顶。当支架发生下滑时，可通过底调梁和相邻支架的底调千斤顶调整支架状态。
6工作面防倒防滑技术
通过研究工作面支架受力特点，采用多种工作面防倒防滑技术，有效地控制了工作面设备的下滑。
(l)工作面设备。工作面采用了斜拉式防倒装置，三组支架设置一组斜拉装置，同时设置了顶梁平拉防倒装置。正倾斜大倾角综放工作面液压支架要承受较大的侧向力，设计的支架加大了侧护板的强度和宽度，可有效封闭顶板并防止相邻支架倒架。前、后刮板输送机溜槽底部均焊接横向防滑钢筋用于防滑。
(2)移架工艺。在移架过程中，支架稍降，并带有一定的支护阻力，擦顶前移，在限制顶煤向下位移的同时，能够使支架承受一定的支护阻力，从而利于支架自身稳定，也能有效阻止支架倾倒、下滑。
(3)顶煤稳定性控制。由于支架上部顶煤破碎，极易造成冒顶垮落，不利于支架接顶，工作面支架上方设计铺双层金属顶网。为提高顶煤回收率和维护支架稳定性，工作面放煤方式采用间隔多循环多轮次放顶煤方式，每个放煤口的放煤时间3～5 min，当放煤到工作面上端头后，再由上端头起进行下一轮次放煤，使煤及顶板均匀下降。
7结语
(l)采用坚硬顶板深孔爆破预裂和水力压裂综合治理技术，可有效处理平均抗压强度126 MPa、结构完整的砂岩顶板，降低了工作面矿压显现强度，为工作面安全生产提供了保障。
(2)开发了具有强力大行程侧推机构、可单独动作的双千斤顶调底机构的ZF5600/16/28型支撑掩护式液压支架，设计了前输送机防滑底推千斤顶，设计了合理的工作面防倒防滑技术，适用于大倾角极坚硬顶板松软煤层地质条件，满足工作面正倾斜布置要求。
(3) 11#煤层首采综放工作面采用新型综放设备及工艺技术后每日可推进4个循环，进尺3.2 m/日，测试回收率达到86. 76%，取得了较好的经济与社会效益，由于推进速度较快，还有利于防火工作，间接地降低了防火工作成本。
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