大傾角大采高工作面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)

晉煤集團成莊礦在4321大傾角俯采工作面采用SGZ1000/3×1000 KW型可彎曲刮板輸送機，同時選擇ZY12000/28/62D大采高支架154架、ZYG12000/28/62D過渡支架5架、ZYT12000/28/62D端頭支架6架與之配套，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4321大傾角俯采面的成功回采，成莊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

4321綜采工作面位于四盤區大巷以南，4315工作面以西，4323工作面以東，成莊礦界以北，4315工作面還未開始回采，4323工作面還未形成。采面走向長度1 871.73 m、傾向長度286.98 m，可采儲量4 883 625.21 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°，切眼到停采線垂直高差218 m。該工作面是成莊礦俯采角度最大的工作面。工作面設備配備見第73頁表1。

2 工作面生產情況

4321綜采工作面初采期間，由于SGZ1000/3×1000 KW型可彎曲刮板輸送機首次采用了變頻一體機，在井下現場進行了多次調試。該面使用端頭、端尾支架，在與機頭、機尾電機配合上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；轉載機擋煤板距巷幫不小于800 mm等。在回采過程中，部分區段俯采角度大，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。4321綜采面平均月產煤287 631 t，最高月產煤361 821 t，創出了中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 大傾角俯采的工藝研究

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=(21～41.8)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。

表1 工作面設備配備表

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超前機尾8 m～10 m。大傾角俯采工作面則不同，4321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。

根據經驗，取支架尾部下擺角α=3°，支架與刮板輸送機的夾角β=2°，則δ=α-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端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°范圍內，并且要求做到動態測量與控制。同時，班班執行拉線移架，保持支架的直線度。

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，出現局部超前或滯后時要及時進行調整。

2) 執行班班端頭進尺測量和交接班制度。每刀煤進尺為800 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，刮板輸送機變頻一體機應在地面聯合調試后入井安裝，杜絕安裝后不配套問題。2) 建議膠帶機安裝可靠的液壓抱閘裝置，防止下運膠帶飛車。3) 建議工作面使用純凈水，并安裝反滲透裝置和無錫水過濾器，提高液壓系統可靠性。

6 結語

通過對成莊礦4321大傾角大采高工作面設備合理選型和配套，合理調整回采工藝，根據工作面坡度控制采煤機臥底量、刮板輸送機機頭的超前距、支架的平直度等一系列措施，防止了工作面回采過程中出現倒架、咬架、壓架等不安全因素發生。本文從工作面設備配套及大坡段回采工藝上，分析了大傾

角大采高工作面回采過程中遇到的困難以及應對措施，改進設備和回采工藝，有效提高了大采高設備在大傾角綜采工作面的應用效果，對條件復雜礦井回采工作面有一定的借鑒意義。