綜放工作面大傾角俯采的技術研究和實踐

陳光敏，徐 輝，高 川

（1.中煤西沙河煤業公司，山西 朔州036002；2.大屯煤電公司姚橋煤礦，江蘇 沛縣221600）

1 工作面概況

姚橋煤礦7011工作面位于姚橋礦中央下山采區，東南為7009工作面采空區，東北為袁堂斷層防水煤柱線；工作面兩道走向長2500m，其中大傾角俯采段：材料道500 m，平均角度12°，最大角度16°；溜子道700m，平均角度16°，最大角度20°。工作面為低瓦斯，煤層具有自然發火傾向，自然發火期1～3個月，煤塵具有強烈爆炸的危險。7011工作面三機配套為：采煤機型號為MG－400／930電牽引采煤機，基本支架型號為ZFY－6800／16／28型放頂煤支架，共121臺，過渡支架型號為ZFG－7200／18.5／32，共7臺，機頭4臺，機尾3臺，端頭支架一組，型號為ZT－18560／18／32，前、后部刮板輸送機型號為 SGZ－800／1050，轉載機型號為SZZ－1000／400型橋式轉載機，破碎機型號為PCM200重錘式破碎機。

2 工作面特點分析

1）7011溜子道走向長度2500m，計劃小時運量1000t，安裝DSJ－2×315／100、和DSJ－2×500／120帶式輸送機各一部，其中700m大傾角下運段安裝DSJ－2×500／120帶式輸送機。帶式輸送機在重載下運時，煤體有沿皮帶運行方向的分力mgsinθ（見圖1），對皮帶有作用力。運行過程中沖力太大，膠帶拖動電機旋轉，電機處于發電狀態，在此情況下，皮帶在運輸過程中極易發生打滑、飛車事故。

圖1 皮帶機上煤體分力示意

2）大傾角俯采，工作面設備處于傾斜狀態，對設備正常運行極為不利：工作面刮板輸送機的刮板在重力的分力mgsinθ作用下滑向工作面煤壁側，可能造成刮板磨損煤壁側溜槽；煤機的重力分力mgsinθ主要作用在銷排上，極易磨損銷排和煤機滑靴；工作面支架由于下剎角度不足，極易損壞推移千斤頂。另外，由于煤機裝煤效果不好，且煤機到機頭、機尾割煤時煤沖向前方，造成機頭、機尾過渡槽前堆煤較多，稍不注意，極易造成過渡槽與機頭架的連接螺絲推擼或推斷，使刮板運輸機不能正常運行。

3）大傾角俯采工作面老塘容易躥矸，對工作面上下出口的安全管理威脅較大。老塘放出的煤極易堆到后部輸送機前方，影響放煤視線，同時影響后部輸送機的拉移。

4）俯采工作面防滅火難度大。常規注漿方式無法滿足防滅火需要，不僅達不到防滅火效果，反而會造成工作面水害，不利于生產組織。

3 工作面俯采的技術要求

3.1 皮帶改造

針對下運帶式輸送機的運行特點，對DSJ－2×500／120帶式輸送機進行了改造。

（1）張緊絞車布置位置的確定：輸送帶的正確張力是保證輸送機安全可靠運行的首要條件之一。但帶式輸送機起止瞬間形成的帶張力會給輸送機的運行和控制帶來很大的不利影響，嚴重的破壞性張力波可能會使長距離帶式輸送機迅速減速乃至停機。由于下運帶式輸送機重載下運時，物料向下的勢能較大，受力為向下的物料張緊底膠帶，使得底膠帶始終處于張緊狀態，而上膠帶則為松邊，為了使張緊絞車張緊松邊，防止由于張緊不合適而導致斷帶事故的發生，同時延長膠帶的使用壽命，因此將張緊絞車布置在卸載滾筒與驅動滾筒之間。

（2）張緊方式的選擇：下運帶式輸送機在重載下運和空載啟停時對張緊力的要求差別較大，啟動時由于慣性力的作用，膠帶輸送機從靜止狀態開始運行至設定速度，此時需要的張緊力較大，只有足夠大的張緊力 才能確保驅動滾筒與膠帶產生足夠大的摩擦力來拖動整條膠帶運轉；而重載下運時由于有向下的勢能，同時膠帶輸送機速度基本恒定，因此需要的張緊力較小，為了滿足重載、空載情況下運帶式輸送機對張緊力的不同要求，經過研究分析，選擇能夠根據負載情況進行實時調整的張緊裝置，該裝置由液壓站和液壓油缸及蓄能器組成。

（3）為了防止膠帶輸送機在重載時，發生“飛車”現象，根據現場實際情況，只有增大下運時的阻力才能夠防止飛車現象的發生，為此在下運段安裝阻尼托輥，該托輥運轉阻力大，經過實際應用能夠有效防止膠帶輸送機在重載時放飛車事故的發生；同時在驅動滾筒處安裝盤式制動器，通過控制系統對盤形制動器液壓站上壓力變送器以及安裝在膠帶輸送機上的速度傳感器進行速度檢測，當速度超過設定速度值時，控制系統對盤形制動器液壓站上的比例閥進行控制，對制動壓力進行調節，通過盤形制動器對膠帶輸送機進行適當減速，當速度降至設定速度時，盤形制動器全部打開，帶式輸送機正常運轉，通過對盤式制動器的控制有效的防止放飛車事故的發生；此外安裝二次卸載點能有效避免飄帶現象的發生，同時也增大了皮帶下運阻力。

3.2 回采工藝的正確操作

由于大傾角俯采，工作面從切眼平推到俯采達到下山角度，要有一個過渡階段，要像掘進一樣進入一次、二次甚至三次變坡。根據支架底座的長度，一個長度段一次變坡。從平推到5°～6°，再到10°左右，最后達到16°下山俯采。在此過程中，如果角度掌握不好，突然下剎角度過大，可能造成支架推前部輸送機時，將溜槽老塘側掀起，阻礙溜槽的前移，達不到推移步距，易損害推移千斤頂。為了減少過渡段距離，切眼掘進時可將底板向前人為造成一個斜坡，以便盡快進入俯采狀態。為了嚴格控制支架角度和溜子角度保持在同一平面上，每班的管理人員必須認真測量支架、前溜、煤層的角度，當層位失控，出現下剎角度過大，影響煤機運行時，應利用千斤頂在前溜鏟煤板側掛在支架前梁處吊起墊好，以減少角度，此時要注意吊掛設備牢靠，防止出現意外傷人事故，如角度較小時，要將前溜拉回，煤機重新掃底，以保證下剎角度達到要求。支架前移時，要將支架前方及架間浮煤清理干凈，以保證支架與前溜角度相吻合。

3.3 兩道出口的管理

工作面兩道出口在沒有使用端頭支架時，出口的管理難度較大，特別是安全管理，老塘懸頂冒落時，可能沖垮出口的抬棚支護，竄矸傷人。目前姚橋礦在7011工作面機頭出口使用了ZT－18560／18／32型端頭支架，機尾出口盡量增加過渡支架，減少抬棚支護，這樣既減少了工人的勞動強度，又增加了安全系數，同時老塘側要懸掛擋矸簾，防止老塘竄矸傷人。另外，生產過程中，兩道出口過渡槽處的臥底量是出口管理的重點，如處理不好可能造成出口上飄，形成木楔形壓死支架，致使支架后尾壓在后部電機齒輪箱上無法生產。因此，必須確保煤機在出口處的臥底量，必要時要準備好風鎬，采用人工臥底，保證出口向前推移暢通無阻，否則還容易造成出口過渡槽與機頭架的連接螺絲推斷。

3.4 防滅火的安全管理

開放式壓注CO2是解決俯采工作面防滅火最有效的辦法，該礦在俯采工作面安裝前在工作面兩道及切眼內鋪設多趟管路，在要害地點留設出口，例如掘進高冒點、斷層帶等煤易氧化發生煤炭自燃的地點，均留設壓注CO2的出口。工作面在回采過程中壓注CO2前要對兩道打設密閉墻進行封堵，減少CO2直接從兩道溢出。開放式埋管壓注CO2氣體釋放出口距離工作面要有一個合適的位置，離工作面太靠老塘達不到效果，離工作面太近易溢出。進風側一般設置兩路，釋放出口以距工作面為50～60m和80～90m為宜，如果無法保證管口到工作面距離時，要埋設三趟管路，每趟管路間距30～40m陸續拆開，并增加三通閥門，鋪設管路要增加1～2組三通閥門，可滿足壓注的靈活性。壓注前要根據工作面的實際風量，充分考慮到壓注CO2的流量，要保證壓注的CO2即使全部從老塘泄露，回風流中的CO2濃度也不超過1%，以免對工作面人員及回風流中操作人員造成傷害，同時要將地面CO2壓注裝置閥門控制好，保證壓注流量。壓注CO2期間，通風部門要加強對工作面回風隅角、回風巷道CO2的監測工作，一旦超標，立即撤人，停止壓注工作，保證人員安全。

4 實踐經驗總結

通過對7011工作面大傾角俯采的技術分析、研究和實踐，得到以下幾點體會：

1）下順槽皮帶輸送機的防滑措施是保證系統正常運轉的重點，皮帶機頭架驅動裝置位置的變動和摩擦托輥、制動器的使用是解決皮帶放大滑的決定因素。

2）大傾角俯采過程中要保證支架、前溜、底板在同一傾斜面上。

3）機頭、機尾過渡槽前要及時清理干凈，不能有雜物阻礙機頭、機尾的推移。煤機司機要控制好下剎角度，掌握好層位。

4）兩道出口：機頭使用端頭支架，機尾盡量使用過渡支架取代抬棚支護，增大安全系數，減輕工人勞動強度。

5）加強設備檢查、檢修，對損壞的設備及時查明原因，找出解決問題辦法。