急倾斜煤层在我国广泛分布，约占探明储量的20%。该类煤层是国际采矿界公认的复杂难采煤层，其安全高效开采是涉及国家能源可持续发展的重大战略问题。

图1 不同煤层倾角示意图

急倾斜煤层采用刀柱、台阶、柔性掩护支架和人工与爆破落煤的非机械化方式开采，存在着三大致命缺陷：
一是安全事故频发，百万吨死亡率达6.0以上。
二是回采率低，只有30～40%，丢弃了大量的优质煤炭资源。
三是工人作业环境恶劣、劳动强度大、一般工作面产量只有6～15万吨/年。
要从根本上克服以上三大缺陷，唯一出路是综合机械化开采。
大倾角、急倾斜煤层综合机械化开采在国内外一直未能取得重大突破。采煤机是综采技术的核心装备，而国内外现有采煤机最大适应倾角只有45°。

图2 大倾角煤层开采回收率图

分析表明，60°以上倾角的煤层用综采开采难度太大，用伪倾斜柔性掩护式支架采煤法开采，其技术已经很成熟；45°-60°倾角的煤层没有很成熟的采煤方法，目前的开采难度最大，为了延长矿井寿命，为了安全和效益，大量煤矿急需在综采这方面取得成功。而在这部分大倾角和急倾斜煤层综采设备中，用现有的国产工作面运输机已经能够满足需要，只是使用寿命较短，故障率较高而已。大倾角煤层综采的关键问题之一是现有工作面液压支架技术水平满足不了要求，关键之二是需研制出满足工作面下贸易支护和安全防护要求的端头支架。
煤矿综采设备由液压支架、采煤机和运输机构成，液压支架作为综合机械化 采煤工作主要设备，一次性投资占综采装备总资金的70%以上，是综采面实现安全、高效生产的关键。液压支架顶、底板必须适应井下采面煤层环境，还要为采、运设备提供有效的动力源，经过几十年的研制与发展，我国在液压支架的设计与加工方面取得了重大突破，研制并开发了可适应不同地质条件、不同煤层厚度的多种液压支架。 
3.1 采煤机
大倾角层采煤机“四大技术难题”：一是上行割煤时牵引行走困难；二是采煤机下滑、飞车；三是管缆急速下滑损坏设备、伤人；四是操作人员易被飞矸砸伤。采煤机由牵引行走部、截割部、电气控制箱及附属的管缆等组成。
（1）国内外现有采煤机最大适应倾角均小于45°，45°以上的滚筒采煤机属国内外空白。 
（2）由于随着煤层倾角变化采煤机受力发生变化，在煤层倾角>40°时，现有采煤机行走轮断齿、导向滑靴损坏、牵引箱内齿轮断齿等牵引行走系统的故障很多，机载变频器由于割煤震动故障率高，
（3）目前国内外采煤机仅有一级制动(液压制动器)，在液压系统故障、行走机构断齿或电机断轴时，都会造成采煤机飞车带来严重后果；
（4）采煤机运行时，电缆、防尘和冷却水管紧随采煤机在电缆槽内往返运动，采煤机下行易出现管缆多层重叠、突然急速下滑，造成管缆崩断，危及人身安全，甚至引发瓦斯爆炸事故；
（5）急倾斜工作面为了保障安全，行人空间和采煤机运行空间完全封闭隔离。原有采煤机参数显示设计在机身上，采煤过程中，为了观察采煤机运行情况和参数，需要打开封闭隔离防护装置，由于倾角太大，飞矸严重，采煤司机和工作面作业人员极易被矸石砸伤；
（6）由于上行牵引力不够、防滑问题等问题没有得到解决，采煤机在煤层倾角>40°时只能在下行时割煤，上行时跑空刀，不能充分发挥机械化设备的能力。

图3 采煤机示意图

3.2 液压支架
（1）适应倾角小于60°；
（2）液压支架的调推杆千斤顶没有外壳，易受损伤；
（3）液压控制的架前挡矸板容易出现升得过多，顶到支架顶梁，损坏管线的情况；
（4）液压支架的自动移正功能需进一步增强；
（5）液压支架主动防倒防滑功能需进一步加强。

图4 两柱式液压支架支护作用力分布示意图

图5 大倾角支撑掩护式液压支架结构图

图6 大倾斜横式端头液压支架结构图

3.3 刮板输送机
综采工作面刮板输送机的选择要与工作面采煤机的生产能力相适应，工作面选用的是大功率采煤机，大多选择重型刮板输送机，以满足采煤机生产能力要求等；工作面刮板输送机的结构形式及附件必须能与采煤机的结构帽匹配，如根据所选采煤机的行走部宽度选取刮板输送机的机槽宽度、根据工作面长度选择刮板输送机的长度，同时还要与支架拉架力，推移千斤顶连接装置问距及结构相匹配。

图7 刮板运输机头部图
1——机头架 2——减速器 3——紧链器 4——连接对轮 5——电机 6——机头挡煤板

3.4 端头支架
工作面端部支护，尤其是急倾斜煤层工作面下端部的支护是急倾斜煤层综合机械化采煤十分重要的组成部分之一。急倾斜煤层综采工作面下部的端头支架，既要控制工作面与机巷连接区域的顶板，也是机巷桥式转载机的推移机构。对于工作面上端头的支护，由于试验工作面选用的输送机采用上置机头及横置电机，可以采用单体液压支柱配合工字钢梁的倾斜抬棚支护。因此，下面主要分析工作面下端头支护问题。

图8 纵式端头支架布置简图
1——顶梁 2——底座 3——立柱