大傾角煤層綜采設備管理技術研究

摘 要：通過對大傾角工作面設備使用及管理中存在的問題進行研究分析，提出了合理控制工作面與運輸巷夾角、增加工作面起伏、溜槽底部加防滑梯梁、使用防滑防倒千斤頂的方式解決了工作面刮板運輸機、液壓支架的防滑防倒問題，通過技術創新，使用煤機自牽電纜技術，實現提產降本、安全生產的目的。

關鍵詞：大傾角煤層；設備防滑；技術創新

我國大傾角煤層儲量大約占煤炭總儲量的14.05% [ 1 ]，大傾角煤層的開采一直是我國煤炭開采領域研究的重點，我國大傾角煤層分布廣、儲量占比高，且大傾角煤層開采安全隱患多、設備及工藝要求高[ 2 ]。

長期以來，煤礦開采受自然條件影響因素主要表現在煤層的傾角、井田地質構造復雜程度、煤層自然發火期長短、瓦斯等有害氣體賦存程度等方面。

對工作面開采的研究主要集中在災害治理、頂板管理、設備管理上，關于煤層傾角對設備的影響主要表現在急傾斜煤層方面，對中傾斜煤層工作面設備管理研究則較少，特別是工作面開采過程中一些需要注意的實際問題研究成果及有效的管理方法較少。因此，研究大傾角工作面開采設備防滑、防倒及其他技術難題對工作面安全生產具有重要意義。

1 工作面概況

長城煤礦1503南工作面開采石炭紀五層煤，煤層平均厚度3.6m，平均傾角35°，局部傾角最大達到40°。煤層底板為3.6m白色中砂巖，偽頂為0.6m厚的灰黑色泥巖，直接頂為3.25m厚的粉砂巖，裂隙較發育，老頂則為2.8m厚的白色中砂巖。工作面范圍內有一條落差5m，與工作面斜交的正斷層，對生產影響較大。

工作面三機配套如下：MG300/700-WD型雙滾筒采煤機、SGZ730/630型刮板運輸機、ZY6700/20/40型液壓支架。工作面開采過程中，因傾角較大，支架防倒防滑、煤機、運輸機防滑，煤機電纜下行是制約工作面安全生產的主要因素。

2 設備使用存在問題

1）溜槽、采煤機、液壓支架安裝時困難較大，隱患較多；設備安裝時由于工作面傾角大，設備運輸、卸車增加了人員施工的安全隱患。

2）采煤機割煤結束停車后容易造成煤機自滑；工作面與運輸巷夾角不易控制，容易造成液壓支架、刮板運輸機下滑，液壓支架歪斜。

3）采煤機向下割煤時電纜靠自重下滑，當工作面不平直時或電纜槽受損變形時，電纜夾板容易卡住，需要人工拖拽，增加了工人的勞動量同時承受著工作面飛矸傷人的威脅。

3 設備使用管理技術

3.1 液壓支架、刮板運輸機防滑防倒技術

3.1.1控制工作面與運輸巷夾角

大傾角綜采工作面設備防滑首先要從開采技術及工藝上進行，有效控制工作面設備下滑、液壓支架歪倒的方法就是調整好工作面與運輸巷的夾角。

刮板運輸機是否上行與下滑，工作面與運輸巷夾角大小占主要因素，當夾角過小時，液壓支架推移千斤頂作用在刮板運輸機向溜尾方向上的力不能抵消刮板運輸機因自重導致下滑的力，就會造成刮板運輸機下滑，運輸機下滑的同時會帶動液壓支架跟著下滑和歪倒；反之，則容易造成刮板運輸機、液壓支架上行，此時支架不會歪斜，但必須及時調整液壓支架，否則容易造成刮板運輸機溜槽脫節、液壓支架折斷推移梁或推移千斤頂。

工作面與運輸巷合理夾角的大小與設備型號、開采層位、底板巖性以及煤層傾角有關，同時也與工作面起伏程度有關，因此，合理確定夾角的大小需要在實際生產中根據不同的條件進行不斷的調整。

3.1.2控制工作面起伏

工作面適當起伏也對控制工作面刮板運輸機、液壓支架下滑起到良好的緩沖作用。當工作面有1～3處適當的起伏時，特別是刮板運輸機機頭以上20節溜槽長度范圍內傾角人為減小時，對控制刮板運輸機、液壓支架下滑具有顯著的效果。

3.1.3防滑梯梁控制刮板運輸機下滑

對大傾角工作面刮板運輸機防滑控制，可以采用增加溜槽與工作面底板摩擦阻力的方法。在溜槽底部增加橫向防滑梯梁，增加溜槽底部粗糙度。

防滑梯梁使用長×寬×厚=1000mm×50mm×20mm規格的鐵板焊接在溜槽底部，鐵板間距500mm，每節溜槽焊接3塊鐵板。

3.1.4 防滑、防倒千斤頂控制液壓支架、刮板運輸機防滑

工作面最常用的防滑措施就是使用防滑千斤頂，一端連接在液壓支架龍門架上，另一端使用防滑鏈條固定在溜槽魚口旁邊的翼板上，每5～10個支架距離安設一顆防滑千斤頂。當移液壓支架、刮板運輸機結束后，將防滑千斤頂漲緊，控制住刮板運輸機下滑，然后再繼續向下而上移液壓支架、刮板運輸機。防倒千斤頂使用在刮板運輸機機頭位置1～3號液壓支架，在前移1～3號支架時，漲緊防倒千斤頂，控制液壓支架歪斜。

3.2 采煤機電纜自牽引技術

大傾角工作面設備管理的一大難點就是采煤機電纜的移動。隨采煤機在工作面做往復運動，采煤機電纜在電纜槽里面也要做往復運動，當采煤機向下割煤時，如果刮板運輸機不直或電纜槽受損變形導致電纜無法順利移動或脫出電纜槽時，均會對工作面正常生產造成影響。為解決這一問題就需要專門人員看護電纜，但是對人力資源及生產安全均造成重大影響。

采煤機電纜拖移自牽裝置使用原理：理由采煤機在固定軌道上拖拽電纜做往復運動的特征，使用18.5mm鋼絲繩與滑輪配合使用，隨采煤機往復運動利用采煤機自身的力量達到自動牽引電纜的目的。

鋼絲繩一頭固定于采煤機機身，在刮板運輸機機尾固定一滑輪、刮板運輸機機頭處固定一滑輪，在采煤機電纜回彎處安設一滑車，滑車騎在電纜槽上，鋼絲繩從采煤機機身上向上繞過刮板運輸機機尾處的定滑輪，下端穿過溜槽擋煤板下方的夾槽處直至刮板運輸機機頭處的定滑輪，繞過該定滑輪后向上連接在電纜回彎處的滑車上，滑車另一頭則通過鋼絲繩固定在采煤機機身上。采煤機向上割煤時，電纜回彎帶動滑車上行；采煤機向下割煤時，采煤機帶動鋼絲繩、滑車下行，拉動電纜回彎下行。

4 結論

大傾角工作面設備主要通過以下技術手段來實現防倒防滑以及電纜拖移：

1）通過合理控制工作面與運輸巷夾角、改變工作面起伏狀態均能起到良好的防滑效果。

2）通過增加溜槽的摩擦阻力、使用防滑防倒千斤頂等方法，在控制刮板運輸機、液壓支架防滑防倒方面具有十分顯著的效果。

3）使用采煤機電纜自牽技術，不但實現了電纜看護無人化，還能達到降本提效、實現安全生產的目的。

參考文獻：

[1] 李長江.大傾角煤層開采的特點及安全防護技術[J].科技資訊，2012（27）：100.

[2] 曹艷飛.大傾角煤層開采難點及開采方法淺析[J].科技尚品，2016（1）：27-29.

作者簡介：張寶義（1970-），男，山東泰安人，畢業于山東科技大學自動化專業，現任新礦內蒙能源長城煤礦調度室主任，主要從事煤礦綜采工作面安裝撤除和機電設備管理。