大傾角俯采高架綜采設備配套及回采工藝研究

牛晉軍

(晉城藍焰煤業股份有限公司成莊礦，山西 晉城 048002)

同煤集團北辛窯礦在110203大傾角俯采工作面采用英國AFC輸送機，同時選擇較合適的綜采設備與之配套，回采過程中調整回采工藝，對關鍵性技術措施進行控制管理。通過110203大傾角俯采面的成功回采，北辛窯礦在綜采設備配套及現場管理經驗上有了較大的提高。

1 工作面概況

110203綜采工作面位于北辛窯礦井北翼二采區2218工作面的下方，跨過北二大巷及2400軌道上山。采面傾斜長142 m，走向長1 140 m，可采儲量927 400 t。工作面布置方向與煤層走向斜交上、下巷上山，平均坡度10°，局部最大處達22°，切眼到外邊眼垂直高差218 m。該工作面是北辛窯礦俯采角度最大的工作面。工作面設備配備見表1。

表1 工作面設備配備表

2 工作面生產情況

110203綜采工作面初采期間，由于MXA-300/4.5型采煤機導向靴與AFC刮板輸送機牽引鏈道不配套，在井下現場進行了多次改造。該面首次使用端頭、端尾支架，在與機頭、機尾電機配合上(由于刮板輸送機電機均為垂直布置)經常出現間隙不合適的情況。經過實驗研究，對關鍵性數據進行了確定，并在現場管理方面進行了規定。刮板輸送機機尾電機與端尾支架間隙為100 mm；機頭電機與轉載機間距為200 mm；轉載機擋煤板距下巷上幫不少于800 mm等。在回采過程中，個別地段俯采角度大，機組臥底量掌握不好時出現過支架壓死或采煤機無法起頂刀割煤的情況[1-3]。110203綜采面平均月產187 631 t，最高月產261 821 t，創出了厚煤層一次采全高的佳績。

3 回采工藝調整

工作面機組割煤仍采用端頭割三角煤斜切進刀方式。刮板輸送機機尾電機為垂直布置，在頂刮板輸送機時要求先頂機尾再頂下部刮板輸送機，保證刮板輸送機電機與支架有合適的間隙。在端頭支架的操作上，要求拉架時必須使用單體支柱輔助移架，防止扎底。將工作面支架分為3個段號，分段包機，段內追機。保證了移架時調架的質量，實現了順序追機移架的要求。

4 大傾角俯采工藝研究

4.1 控制采煤機臥底量

按平均俯采角度10°計算，每割一刀煤，頂板下降量為H=sin10°×600=104.2 mm。當局部俯采角度增大時，其頂板下降量也隨之增大。為避免因頂板下降采高降低和防止支架壓死，采取以下措施：1) 始終使刮板輸送機保持規定范圍的下扎角度，根據反復摸索的經驗，將刮板輸送機下扎角度控制在6°～8°，這樣自然就抵消了一部分[10°-(6°～8°)]頂板下降量；2) 使采煤機下滾筒保持一定的臥底量。根據計算，要使采高穩定，采煤機臥底量H2=sin(2°～4°)×600=21 mm～41.8 mm。

控制臥底量的方法：在每一階段(俯采角度相對穩定段)由技術人員計算出機組臥底量，將臥底范圍值標定在采煤機上、下搖臂上。采煤機司機在規定范圍內動態掌握底刀，達到穩定控制采高的目的。

4.2 刮板輸送機機頭超前距的控制

一般工作面防止刮板輸送機下滑的主要措施為：工作面刮板輸送機布置時機頭都超前機尾8 m～10 m。大傾角俯采工作面不同，110203工作面機頭使用的是刮板、轉一體側卸裝置。由于有推移千斤頂推力F，其產生的分力F1=F×cosa，F2=F×sina，以及由此產生的向上摩擦力f1=F×cosa×u和f1=(F×sina+G)cosa×u，這兩個分力在一定程度上克服了部分刮板輸送機自重形成的下滑力，加上刮板輸送機與轉載機為一體布置，穩定性較好。另外，對于大傾角俯采綜采面，機頭超前量越大，支架尾部的下擺角就越大，則采面就越不易管理[4]。

根據經驗，取支架尾部下擺角a=3°，支架與刮板輸送機的夾角β=2°，則δ=a-β=1°，于是機頭超前量M=L×sinδ=142×sin1°=2.5 m。考慮其他因素的影響，將機頭超前量M的波動范圍定為2 m～5 m。

4.3 液壓支架的調整

大傾角俯采工作面液壓支架的支護狀態非常重要。掌握不好會不適應采煤機割煤的要求，影響生產；嚴重的還會造成倒架冒頂。在現場操作上應該按如下要求進行操作：

1) 每排移架必須進行吊架(端頭支架更是如此)。吊架的方法有3種：①使用支架頂梁、掩護梁調架千斤頂，降架時將千斤頂伸出撐死，然后降柱將支架底座吊起；②使用一、二級護幫板，降架前將前梁探出，一、二級護幫板緊逼煤壁，然后邊降架邊移動支架；③使用單體支柱吊架。這3種方法的最終目的是使支架底座的前腳在移動時始終處于底板浮煤上。

2) 液壓支架的拉移必須做到一步三調，將支架立柱的角度和刮板輸送機的角度之和控制在91°～96°，并且要求做到動態測量與控制。同時，班班執行拉線移架，保持支架的直率。

3) 端頭支架拉移時，除了必須使用單體支柱吊架外，移架的順序為2、3、1，防止第2架與第3架拉脫。端頭移架時，注意配合使用好橫拉千斤頂和后錨固千斤頂，及時調整支架的狀態。端尾支架拉移時，要使用架間底調千斤頂、頂調千斤頂調整間距，使最后2架支架立柱與機尾電機間距不小于100 mm。

4.4 防止刮板輸送機下滑的措施

1) 刮板輸送機要保持平直，出現局部超前或落后時要及時進行調整。

2) 執行班班端頭進尺測量交接班制度。每刀煤進尺為500 mm。動態控制超前量。

3) 工作面出現下滑嚴重時，將頂刮板輸送機的方向全部改為自上而下，并使用好防滑千斤頂；或采用下行單向割煤、上行跑空刀頂刮板輸送機的方法給予解決。

5 對設備選型的建議

1) 從設備配套上看，采煤機功率明顯偏低。應加大采煤機的功率，提高滾筒截深。建議其功率由300 kW增加為500 kW或更大；滾筒截深由625 mm改為800 mm。同時，應提高采煤機的爬坡和對大傾角俯采的適應能力，這樣可進一步提高單產。

2) 對刮板輸送機的牽引方式最好改進為固定齒條式，對機尾電機應改為平行布置，能降低故障率。

3) 運輸巷采用的是4條DSP-1080/1000膠帶，是采面進一步提高產量的卡脖子環節。建議膠帶寬度從1.0 m提高到1.2 m,并安裝可靠的液壓抱閘裝置，防止下運膠帶飛車。

4) 液壓支架的吊架方式應進行改進，建議在支架底座上增設專門的吊架千斤頂。