礦井綜采工作面設(shè)備下滑控制技術(shù)的研究

苗 晨

（潞安集團(tuán)常村煤礦，山西長治 046000）

1 工作面概況

某礦區(qū)位于煤田東部中段，處于華北斷塊區(qū)呂梁～太行斷塊沁水塊坳東部次級構(gòu)造單元的沾尚～武鄉(xiāng)～陽城北北東向褶曲帶中段，晉獲斷裂帶西側(cè)。礦區(qū)主體部分為新生代疊加的長治新裂陷，該礦區(qū)某井田位于新裂陷西北部。

該礦位于礦區(qū)的中部，構(gòu)造形態(tài)主要為軸向近南北的相互平行的褶曲構(gòu)造。地層走向近南北，向西傾斜，傾角3°～6°。

井田總體上為一向西傾的單斜，在此基礎(chǔ)上井田東部發(fā)育有近東西向的波狀起伏，西部近南北向的次級褶曲，伴有一定數(shù)量的斷層和陷落柱。影響煤層開采的主要構(gòu)造因素為斷層、褶曲及陷落柱，均對生產(chǎn)有不同程度的影響，總體構(gòu)造類型應(yīng)屬簡單偏中等類型。

井田含煤地層為下二迭系山西組及上石炭系太原組，含煤地層總厚163.36 m，含煤10-17層，煤層總厚11.25 m，含煤系數(shù)為6.9%。

山西組平均厚度為54.20 m，含煤3-5層，分別為1、2、3#煤層和部分煤層，3#煤層為該區(qū)最主要可采煤層，煤層厚度4.37～7.45 m，平均厚度6.05 m，

N3-10工作面位于煤礦N3采區(qū)延伸段，該工作面N3-10工作面采用“一進(jìn)兩回”的巷道布置方式，即皮順、軌順和輔助回風(fēng)順槽。根據(jù)工作面設(shè)計皮N3-10工作面皮順長度1 015.4 m。切眼長度為304.8 m。N3-10工作面采用1臺WG400/930-3.3D型采煤機，196組ZF7000/19.5/38型液壓支架及端頭、端尾各3組ZPG7500/22/36型液壓支架，前后部刮板輸送機采用SGZ960/1400型，轉(zhuǎn)載機采用SZZ1200/400型。

N3-10工作面切眼為矩形斷面，其中凈寬8 m，凈高3.5 m，凈斷面28 m2。

在工作面回采作業(yè)中，時常發(fā)生刮板輸送機及支架嚴(yán)重下滑現(xiàn)象。這樣不僅易引發(fā)支架出現(xiàn)咬架現(xiàn)象甚至倒架現(xiàn)象，有時還會把安全出口堵塞，給礦井正常生產(chǎn)埋下重大安全隱患。對此必須充分了解礦井綜采工作面設(shè)備下滑原因，并采取相關(guān)措施進(jìn)行應(yīng)對。

2 綜采工作面設(shè)備下滑原因分析

（1）因受設(shè)備本身自重的影響，采煤工作面所用的輸送機及液壓支架在日常使用作業(yè)中便有下滑趨勢，加之采煤機切割阻力與向下運煤的綜合影響，輸送機推移作業(yè)中便易出現(xiàn)較嚴(yán)重的向下滑移現(xiàn)象。再者因支架與輸送機的連接主要借助的是連桿，這樣當(dāng)輸送機出現(xiàn)下滑現(xiàn)象后變易帶動連桿一起發(fā)生沿偏斜方向移動的現(xiàn)象，同時支架也會出現(xiàn)沿偏斜方向移動的現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)中，若未及時發(fā)現(xiàn)這種工作面設(shè)備偏移現(xiàn)象，也未及時安排專業(yè)人員進(jìn)行處理，長此以往，這樣反復(fù)偏移多次，在輸送機下滑量與液壓支架下滑量不斷積累的情況下，便易出現(xiàn)輸送機機頭對礦井運輸巷刮板輸送機機頭造成嚴(yán)重擠壓現(xiàn)象以及影響后部煤炭資源安全運輸?shù)劝踩[患[1]。

（2）礦井采煤工作面從凹凸?fàn)钪鸩阶兤降倪^程也易引發(fā)工作面輸送機發(fā)生向兩端頭滑動的現(xiàn)象。在此項滑動過程中，因機尾所處位置為上坡狀態(tài)，這樣其向機頭方向會有更大的下滑量，便易致使工作面輸送機與刮板輸送機出現(xiàn)嚴(yán)重的搭接不良現(xiàn)象。

（3）當(dāng)工作面為仰采工作面時，工作面兩巷都屬于上坡狀，在這種采煤工作面實施采煤作業(yè)時，應(yīng)提輸送機及支架進(jìn)行前移作業(yè)。而在實施提巷作業(yè)時，因進(jìn)行上部提巷會使切巷長度變大，進(jìn)行下部提巷會使切巷長度變短，因此也會致使輸送機與支架發(fā)生嚴(yán)重下滑現(xiàn)象[2]。

3 預(yù)防綜采工作面設(shè)備下滑的措施

（1）當(dāng)綜采工作面煤層傾角相對較小，且綜采工作面屬于俯采狀時，可通過按上行順序來對工作面前部輸送機及液壓支架進(jìn)行科學(xué)合理推進(jìn)的方式，來更好地防止輸送機與液壓支架發(fā)生下滑現(xiàn)象。若后部機頭不是因長度不足，無法很好地接煤時，人們可借助單體液壓支柱整體向下推后部刮板輸送機，這樣可進(jìn)一步促進(jìn)工作面設(shè)備實現(xiàn)合理搭接。

（2）可對工作面進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)斜，來更好地防止工作面設(shè)備下滑。如可把礦井綜采工作面逐步調(diào)整為讓其下部超前，而讓其上部落后的偽傾斜狀使設(shè)備的前進(jìn)方向得到科學(xué)、合理的改進(jìn)。當(dāng)工作面采用偽傾斜方式進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)時，在工作面向前推進(jìn)一刀的情況下，受順偽傾斜力的影響，便易出現(xiàn)一定的上移量，這樣可更好地對輸送機及液壓支架發(fā)生的下滑現(xiàn)象進(jìn)行平衡，以確保輸送機與轉(zhuǎn)載機實現(xiàn)更良好的搭接。依據(jù)實際施工經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)工作面切巷坡度小于10°時，可把工作面調(diào)整為運輸巷適當(dāng)超前3～6 m之間；當(dāng)切巷坡度在10°～18°之間時，可把工作面調(diào)整為讓運輸巷超前8～14 m；而當(dāng)切巷坡度在18°～25°之間時，甚至部分地區(qū)切巷坡度大于約30°時，同時工作面兩巷又為平巷的情況下，可把運輸巷調(diào)為超前15～22 m之間。此外在進(jìn)行調(diào)斜作業(yè)時，還應(yīng)確保支架能良好地連接于輸送機前部，且應(yīng)確保工作面處于平直狀[3]。

4 設(shè)備下滑控制措施的具體實施

經(jīng)上述分析研究，并結(jié)合N3-10工作面生產(chǎn)實際現(xiàn)狀，可選用偽傾斜開采的方式與從下往上單向頂溜的作業(yè)方式來對N3-10綜采工作面設(shè)備下滑現(xiàn)象進(jìn)行更好的控制，具體可按下述方案來實施。

4.1 試驗階段

在最初實施作業(yè)中，首先應(yīng)對進(jìn)回風(fēng)順槽實際推進(jìn)速度進(jìn)行科學(xué)合理的控制，逐步調(diào)整工作面使其變?yōu)閭涡睜睿⒆尮ぷ髅嫫露冗m當(dāng)變小，同時應(yīng)依據(jù)不同的工作面坡度來對工作面實際推進(jìn)度差進(jìn)行科學(xué)合理的控制。

4.2 調(diào)整階段

（1）對不同坡度情況下的工作面刮板輸送機實際下滑情況進(jìn)行詳細(xì)觀測，并對工作面推進(jìn)度差進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。可把工作面實際坡度變準(zhǔn)控制在2°左右，應(yīng)給各坡度記錄多個推進(jìn)度，以便于查找與進(jìn)行總結(jié)分析，進(jìn)而把各度數(shù)對應(yīng)的最尤推進(jìn)度差值都確定出來。經(jīng)長期多次試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)工作面坡度變化范圍內(nèi)的推進(jìn)度差處于10～25 m之間時，可對綜采工作面設(shè)備下滑現(xiàn)象進(jìn)行更好的控制，可借助此種方法來更好的控制工作設(shè)備下滑現(xiàn)象。工作面坡度與兩巷推進(jìn)度差的最佳關(guān)系具體如表1所示[4]。

（2）可借助工作面從下往上單向頂溜作業(yè)方式來進(jìn)行反向調(diào)整。經(jīng)實際驗證，當(dāng)刮板輸送機實際下滑速度處于100～400 mm/d時，可借助單向頂溜工藝，讓每次循環(huán)反向移動量控制在20 mm左右，可依據(jù)每天的實際總循環(huán)數(shù)的多少把單向頂溜頻率控制于5～20次/d之間，這樣可對綜采工作面設(shè)備下滑問題起到更好的控制作用。具體可按表2所示的方法來科學(xué)合理地調(diào)整下滑速度與單向頂溜頻率的關(guān)系。

表1 預(yù)防控制措施

表2 調(diào)整措施

5 實施效果

自從N3-10工作面采用上述工作面設(shè)備下滑控制技術(shù)后，綜采工作面便很少再出現(xiàn)較嚴(yán)重的刮板輸送機及支架下滑問題，礦井安全出口實際大小也達(dá)到了長期合格狀態(tài)，同時還為礦井節(jié)約了大量的工作面擴幫所用的人力資源與物力資源，若參照每天擴幫需花費5個工來進(jìn)行計算，這樣便可節(jié)約500個左右的用工量，經(jīng)濟(jì)效益與安全效益更顯著[5]。

5.1 優(yōu)點

（1）該項新工藝用工少，可為礦井節(jié)約大量人力資源，所需成本投入小，幾乎不用其它成本投入，借助當(dāng)前的設(shè)備及人員即可操作，不僅簡單易學(xué)，而且能更好地適應(yīng)各種不同煤層傾角的工作面作業(yè)[6]。

（2）可顯著減少由于設(shè)備下滑所致的礦井安全出口擴幫現(xiàn)象與端頭維護(hù)量增大的現(xiàn)象，可為礦井節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，有利于提高礦井生產(chǎn)效益。

（3）可進(jìn)一步提升礦井安全生產(chǎn)系數(shù)，通過有效防止綜采設(shè)備對采煤人員及端頭支護(hù)帶來的不良影響，可更好地防止工作面發(fā)生安全事故。

（4）可更好地防止采煤工作面發(fā)生支架咬架、支架傾斜以及更加惡劣的倒架現(xiàn)象，可更好地保障工作面安全推進(jìn)[7]。

5.2 缺點

采用單向頂溜方式作業(yè)，易出現(xiàn)不良窩工問題，為更好地防止出現(xiàn)窩工現(xiàn)象，應(yīng)在把一刀煤充分割完的情況下，待工作面完全完成頂溜現(xiàn)象后，才能繼續(xù)進(jìn)行割煤作業(yè)。

6 結(jié)束語

通過把礦井綜采工作面調(diào)整為偽傾斜工作面，并充分結(jié)合上下順序?qū)ぷ髅嫠玫墓伟遢斔蜋C及液壓支架進(jìn)行科學(xué)合理的推進(jìn)，可達(dá)到有效控制綜采工作面設(shè)備下滑的目的，特別是當(dāng)工作面為凹凸不平狀的軟煤層時，借助上述措施能使工作面設(shè)備實現(xiàn)更完美的搭接，可更好地保障礦井安全生產(chǎn)。