樺甸礦區大傾角綜采面設備防倒防滑技術

劉同仁 劉玉春 朱同祥

（樺甸市豐泰油頁巖綜合開發有限公司，吉林 樺甸 132400）

綜合機械化開采工藝由于具有機械化程度高、安全性能高、生產效率高、資源回收率高和工人勞動強度低等諸多優點，已被越來越多的礦山企業所采用。但對于礦層傾角大于20°的回采工作面來說，由于傾角較大，綜采設備在生產過程中極易發生倒滑，影響工作面正常推采。采取何種技術措施控制設備失穩，保障工作面安全穩定運行，成為制約綜采工作面開采的關鍵問題。樺甸市豐泰油頁巖綜合開發有限公司在2501綜采工作面設備防倒防滑方面進行了有益的探索，為大傾角綜采工作面設備防倒防滑安全高效開采提供了借鑒。

1 概況

樺甸礦區位于吉林省樺甸市境內，礦區為一東西向展布的半地塹盆地。盆地內沉積了新生界古近系樺甸組油頁巖礦層，油頁巖資源以其儲量豐富、埋藏淺、品位高等優點，在吉林省經濟發展中占有重要地位。礦區現有成大弘晟能源公司、豐泰油頁巖綜合開發有限公司和北臺子油頁巖公司三家企業的5個礦井生產，年產油頁巖400萬t。

樺甸市豐泰油頁巖綜合開發有限公司油頁巖礦位于礦區中部，礦井油頁巖礦層為一單斜構造，地層走向近于東西，傾向南，礦層傾角15°～35°，平均27°。礦井原生產規模為60萬t/a，2012年開始進行改擴建，生產能力提升至90萬t/a。為擴大產能，礦井改變傳統的炮采工藝，開始引進綜采設備，進行綜合機械化開采。

2 綜采工作面設備失穩原因分析

2501工作面是豐泰油頁巖礦第一個綜采工作面，工作面走向長510m，傾斜長108m，礦層厚度2.26m，可采儲量26萬t。工作面地層為單斜構造，最大傾角31°，平均傾角27°。工作面選用MG300/730-AWD型電牽引采煤機、SGZ764/2×250型運輸機和ZY4200/13/30型液壓支架。

開采初期，由于對大傾角地層開采認識不足，工作面一度出現采煤機傾倒、運輸機下滑和液壓支架傾斜、咬架現象，嚴重影響工作面正常推進。為此，公司組織工程技術人員深入現場，分析工作面綜采設備失穩原因，以期為工作面設備倒滑治理提供基礎資料。

2.1 采煤機失穩原因分析

（1）由于工作面傾角較大，靜止狀態時采煤機沿傾斜方向會產生向下的分力，存在潛在的下滑趨勢，由于采煤設備自身重量較大，下滑分力明顯。

（2）正常情況下，工作面開采分為上行開采和下行開采，上行開采時，采煤機受自重傾向分力與滾筒割煤時煤體阻力的復合作用，當采煤機所受復合作用力大于采煤機本身的牽引力時，采煤機出現下滑，嚴重時會發生傾倒。

（3）當采煤機下行開采時，由于地層傾角較大，采煤機重心會順勢偏向采煤機下部的滾筒位置，重心偏移導致采煤機失穩，容易出現脫離滑道事故。一旦脫離滑道，由于工作面坡度較大，采煤機復位困難，對正常開采影響較大。

2.2 液壓支架失穩原因分析

（1）自身重力原因。由于工作面礦層傾角較大，在靜止狀態下液壓支架受自身重力的影響，當沿礦層傾斜方向上的分力大于支架底座與礦層底板之間的摩擦力時，液壓支架即產生側移。

（2）移架順序原因。初期開采，對大傾角地層開采支架移動規律不了解，移動支架時按照近水平煤層開采移架順序，當由上往下移動支架時，由于移動支架下方無依托，在重力作用下出現自然下滑，易造成支架傾倒。

（3）人為操作的原因。操作工業務不熟練，由于移動時間過長，導致支架長時間不能到位，致使工作面頂板下沉，造成支架受力不均，引起支架歪斜，直至傾倒。

2.3 刮板輸送機失穩原因分析

（1）刮板輸送機在重力作用下自然下滑。當礦層傾角大于20°時，刮板運輸機受重力影響存在自然下滑趨勢，隨著工作面向前推進距離不斷延長，輸送機下滑逐漸加大。

（2）采煤機運行方向影響運輸機下滑趨勢。當采煤機上行割煤時，煤壁對采煤機的反作用力通過采煤機傳遞到輸送機，增大了運輸機的下滑趨勢，導致運輸機下滑。

（3）各種人為原因造成的。如機組頂板水和防塵水管理不當，進入工作面底板，造成底板濕滑，致使輸送機與底板之間摩擦力減小，造成刮板輸送機的下滑。輸送機與轉載機搭接不當，導致輸送機拉回頭煤，致使底鏈與底板摩擦阻力過大，負荷增加，引起輸送機下滑。

3 綜采設備防倒防滑技術措施

在對綜采設備倒滑機理進行充分分析的基礎上，結合2501工作面礦層賦存實際情況，提出了相應的設備防倒防滑技術措施。

3.1 采煤機防倒防滑技術措施

（1）為防止采煤機倒滑，在工作面上順槽安設回柱絞車，為采煤機開采提供牽引力，保證采煤機受到的牽引力大于采煤機自重傾向分力與滾筒煤體阻力之和，確保采煤機正常開采時不發生倒滑。

（2）加強機組正常檢查維護，機電維修工及時檢查設備運行狀態，檢查滑靴數量是否完好無損。定期對機組液壓制動系統進行檢查維護，保證液壓制動系統工作正常，為工作面礦層開采提供足夠的動力。

（3）加強員工業務培訓，提高崗位工素質和操作技術水平，設備運行時要合理控制牽引速度，保障采煤機平穩運行。

3.2 液壓支架防倒防滑技術措施

（1）開采時對工作面支架采用分組控制模式，將全面支架分為3組，每組的上3架作為穩定架，在正常推進的過程中，將防倒千斤頂連接在穩定架上，利用防倒千斤頂的拉力實現防倒。

（2）改變工作面移架順序。工作面移架不再由上至下移動支架，全部改為從回采工作面下部向上移架，有效控制液壓支架的下滑。

（3）移架要迅速，嚴禁長時間移架，以免因移架時間過長導致頂板下沉而使支架發生傾斜現象。所有液壓支架均要帶壓擦頂移架，液壓支架升起接頂后，要繼續保持2～3s的供液時間，以使液壓支架具有可靠的初撐力。

3.3 輸送機防滑移技術措施

（1）調整工作面開采工藝，變雙向割煤為單向割煤。工作面只進行下行割煤，采煤機割煤至溜頭位置后，提空刀上行至溜尾，工作面順勢推移輸送機，如此反復進行。

（2）在工作面每隔10部支架安裝一道防滑千斤頂，用支架斜拉輸送機，推移溜子時操作防滑千斤頂給溜子一個向上的力來克服溜子下滑。

（3）推移輸送機時，從較低位置的運輸巷一側開始，由下往上依次進行，以減少輸送機推移時產生的下滑力，有效控制輸送機下滑。

（4）控制好工作面頂板水與防塵水，嚴禁水進入輸送機，防止輸送機與底板打滑。同時及時清掏輸送機底煤，防止煤矸等進入底槽，減小底鏈運行的阻力，降低輸送機負荷。

4 結語

在對大傾角工作面綜采設備倒滑機理進行分析的基礎上，樺甸市豐泰油頁巖綜合開發有限公司通過采取適宜的技術措施，克服了大傾角地層給工作面回采帶來的難題，保障了綜采設備的安全運行。工作面投產后，日產量達到3200t，實現了礦井穩產高產。大傾角綜采面的成功開采，為其他相似條件下的大傾角工作面綜采設備倒滑治理提供了借鑒。