綜采工作面支架對接技術的應用與實踐

焦金寶

【摘 要】為提高煤炭資源的回收率以及保證工作面開采的連續性，常采取工作面對接的方式。本文以劉莊煤礦120803綜采工作面為工程背景，通過建立工作面偽斜推進力學模型對如何控制運輸機的移動進行了分析，并對120803綜采工作面成功實施了針對性的工作面精確對接技術，使120803綜采工作面實現了成功對接，取得了明顯的經濟效益，為類似條件下工作面對接提供了有益借鑒。

【關鍵詞】綜采工作面；力學模型；對接技術；連續性

【Abstract】The method of workface linking often be used to improve the recovery rate of coal resources and ensure the continuity of working face . Taking the 120803 fully mechanized working face of Liu Zhuang coal mine as the project background ， the question about how to control the movement of the conveyor have been analisedby establishing the artificial inclined advance mechanical model of the working surface，and the accurateworkfacelinkingtechnologyhave been carried out successfully on the 120803 fully mechanized mining face，and the 120803 fully mechanized mining face have been dockedsuccessfully and obtained obvious economic benefit ， It provides useful reference for the similar conditions.

【Key words】Fully mechanized working face； Mechanicalmodel； Workface linking technology； Continuity

0 前言

在煤礦生產過程中，綜采工作面經常會遇到斷層、陷落柱及薄煤帶等地質構造異常帶，對工作面的正常回采造成了極大地影響[1-2]。國投新集劉莊煤礦設計年產千萬噸級的現代化特大型礦井，井田區域內地質構造復雜，給工作面布置帶來了很大困難。為提高煤炭資源的回收率以及保證工作面開采的連續性，需將工作面進行對接[3-6]。本文以劉莊煤礦120803綜采工作面支架對接為工程背景，通過工作面的成功對接，取得了明顯的經濟效益，為類似條件下工作面對接提供了有益借鑒。

1 工程概況

1.1 工作面地質概況

120803工作面位于一水平東二采區，該工作面北臨120802工作面采空區，上方為121102工作面和121301、121300工作面采空區。120803工作面為走向長壁、刀把式布置，標高約為-751～-625m，可采走向長約1270m。工作面含兩個切眼，其中里切眼斜長251m，外切眼斜長48m。工作面兩條順槽均為直墻半圓拱型斷面，采用錨網索支護，其中軌道順槽凈寬×中高=5.0m×4.0m，膠帶順槽凈寬×中高=5.2m×4.1m。

該工作面主采8#煤層，平均傾角為18.2°，平均煤厚約2.2m。根據地測資料，該工作面內小斷裂構造較為發育，其特點為：走向延伸短，切割層位少，且在斷層附近一般都伴生有不同程度的煤層變薄帶。因煤層厚度及產狀變化較大，對工作面回采產生一定影響。

1.2 工作面采煤方法及設備

該工作面采用單一走向長壁后退式采煤方法，沿煤層頂底板采用綜合機械化一次采全高、全部垮落法管理頂板。

2 工作面偽斜推進控制運輸機移動的力學分析

為了確保綜采工作面的精確對接，分析工作面運輸機的運動規律，準確控制運輸機“上竄下滑”是關鍵[7-8]。影響運輸機“上竄下滑”的因素有：采煤工藝、煤層傾角、工作面偽斜角、煤層底板巖性及工作面長度等，下面建立工作面偽斜推進力學模型來分析如何控制運輸機的移動[9]。

以120803工作面為例。推移步距V=1m，面長L=250m，若觀測機尾每推進1m的下移量v0=50mm，則s=250*0.05=12.5m，θ=2.8°，即當工作面機巷超前風巷12.5m，工作面偽傾角約為92.8°時才能克服運輸機的下滑。

3 主要技術創新點分析

工作面精確對接技術：120803工作面在回采565米時開始對接，對接前，工作面共有液壓支架145架，編號為1#～145#。為了縮短工作面對接時間，提前在工作面外切眼安裝26架液壓支架，編號為146#～171#。本次對接的總體任務是：在工作面實現精確對接的前提下，將工作面137#～145#架前的溜槽和機尾轉移到外切眼164#～171#架前安裝并接合刮板運輸機。

3.1 對接定位線管理

根據對接線以及中心線位置，采用“吊繩管理法”來監測運輸機的上下移動[10]。“刀把”型工作面里段回采至對接切眼50m時，開始在軌道順槽頂板中間位置畫出中心線，沿中心線在頂板拉一道走向標志繩，并且沿標志繩每隔5m掛一根“垂標”，作為運輸機上下移動的標尺[11]。隨著工作面推進，每班組按時測量并記錄運輸機機尾距中心線的距離，同時及時對記錄的數據機型處理分析，并采取對接措施控制運輸機的上下移動，具體如圖2所示。

3.2 對接控制措施

工作面刮板運輸機在使用過程中，由于本身自重就有下滑的趨勢，再加上煤炭向下運輸和采煤機切割阻力及采煤機牽引運行的綜合使用，將會使運輸機在推移過程中產生下滑[12]。為保證對接順利，采取如下措施：

（1）采取措施穩定運輸機機頭和機尾，在工作面推進過程中，監測運輸機上下移動規律。

（2）采取偽斜推進的方法控制運輸機上竄下滑，根據工作面地質條件和采煤工藝特征，控制工作面運輸機偽斜角在92～93°之間，即工作面機巷超前風巷12～13m左右。

（3）針對工作面煤層傾角較大，采取上行順序推移，即采用上行順序推移工作面運輸機和移置液壓支架。

（4）運輸機機尾處及時臥底，控制機尾架高度，防止運輸機下滑。

3.3 對接控制步驟

為了將對接產生的誤差控制在所允許的范圍內，控制刮板運輸機的上下移動需分四個步驟進行：

1）粗調階段。工作面回采至對接位置20～50m時，穩定運輸機大幅度的移動并掌握運輸機的運動規律。當距外切眼20m時，運輸機機尾距中心線要求控制在0.2m之內。

2）控制階段。工作面距對接位置10～20m范圍內，通過工作面甩斜的方式，控制并穩定運輸機在中心線200～-100mm范圍內移動。

3）微調階段。工作面距對接位置2～10m范圍內，控制并穩定運輸機在中心線150～-50mm范圍內移動。

4）穩定階段。工作面距對接位置2m范圍內，即最后兩個截距時，要求距離穩定在0～100mm范圍內，為運輸機和支架精確對接創造條件。

3.4 支架對接及運輸機延長

在兩個面對接到位后，將運輸機機尾、過渡槽、875mm偏短槽、偏轉槽全部拆除，使用SDJ-32慢絞配合導向滑輪拉移到外切眼尾部164#～171#架安裝。支架調整到位后，及時接通液壓管路，將支架升起支護頂板。

延長運輸機機尾的步驟為：a）運輸機掐鏈，拆卸擋煤板及推拉頭；b）將溜槽斷開，上移運輸機機尾；c）鋪設底鏈，安裝中部槽及特殊槽；d）接鏈，安裝擋煤板及推拉頭；e）運輸機試運轉。

4 技術經濟效果

通過對劉莊煤礦120803綜采工作面實施綜采工作面支架對接技術，實現了綜采工作面的精確對接，通過分析工作面運輸機的運動規律，準確控制了運輸機“上竄下滑”這一關鍵問題。克服了綜采工作面經常會遇到斷層、陷落柱及薄煤帶等地質構造異常帶，對工作面的正常回采造成的極大影響。提高了煤炭資源的回收率以及保證工作面開采的連續性；緩解了采掘接替緊張的局面，提高了煤炭產量。120803工作面外切眼對接后，多采出煤炭約8.5萬噸，實現凈增加經濟效益約1200萬元，經濟效益顯著。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]