綜采工作面支架防倒調斜技術研究與應用

劉 凱

（西山煤電（集團）有限責任公司鎮城底礦，山西 太原 030000）

采煤工作面在回采傾斜、急傾斜煤層時，由于受到綜采設備布置方式、煤層賦存傾角、切眼與煤層夾角、作業循環方式等因素影響，回采過程中，往往造成溜子上竄下滑、支架倒架等現象[1-2]。隨著煤層傾角變化，切眼內溜子出現下滑時，導致機頭與轉載機搭接不暢，形成大量的前溜“回頭煤”，造成設備磨損嚴重，增加設備運轉負荷。隨著機頭下滑，不斷調整轉載機位置，也會壓縮工作面端頭的安全空間，影響緊急避險通道。因此，如何有效解決傾斜煤層在回采過程中的設備下滑問題，提高設備安全運行效率，具有十分現實的意義。

1 工作面概況

鎮城底礦28116 采煤工作面主采8#煤層，該煤層平均厚度為4.1 m，可采范圍內煤層賦存相對穩定，煤層傾角為8°，煤層埋深為450 m。工作面設計切眼長度為 145 m，膠帶順槽長度533 m，軌道順槽長度530 m。受煤層賦存及地質條件限制，切眼施工坡度為 7°。經采前勘探，工作面切眼向外110 m 處，受到地質構造影響，工作面局部坡度可達到 12～21°不等，平均坡度為 16.5°（軌道順槽高程大于膠帶順槽）。在回采期間，受坡度不斷變化的影響，工作面前后溜出現明顯下滑現象，切眼內中段支架也出現局部倒架、擠架現象，嚴重制約工作面的正常采煤生產。

2 設備下滑因素分析

28116 采煤工作面采用綜采支架放頂煤工藝進行生產，工作面內存在較大向斜構造，貫穿整個工作面。工作面膠帶順槽煤層底板標高為+748 m，軌道順槽煤層底板標高為+772 m，巷道之間高差為24 m。當切眼垂直于兩巷推進時，切眼內底板坡度呈16.5°，接近溜子與支架的極限坡度，造成管理困難，同時，增加了支架和溜子處于斜面坡度上的下滑分力，產生下滑現象。

若按照采煤機割煤循環，每班先割一刀機頭，同時從機尾向下開始推溜，直至拉架結束，經過現場實際觀測，此循環每排拉架可造成前溜下滑36 mm；若采煤機每班先割一刀機尾，支架從機頭開始向上拉架，則每循環前溜下滑長度為7 mm。因此，經過實踐驗證，工作面設備下滑主要原因源自向斜構造產生的底板斜面。為了有效解決此問題，可采取調斜的方法，主要原理為：在正常割煤作業時，為及時接煤運輸，隨著割煤機破除煤壁落煤后，支架工會順著采動方向拉架推溜。由于架前煤壁空間大小不一，每架的推移移近量不等等原因，造成前溜在一定程度上形成水平面和上下空間層面的彎曲，產生偏移。雖然偏移的幅度較小，但受到偏移后的分力作用，當采煤機從機尾割刀向機頭運動時，該分力則主要集中作用于機頭。當采煤機由機頭割刀跑向機尾時，設備承受分力則作用于機尾。在設備調斜期間產生的分力會抵消部分下滑分力，最終影響設備下滑的快慢程度和移近量大小[3-4]。

3 支架防倒與調斜

3.1 工作面調斜

隨著工作面底板坡度的增大，設備下滑趨勢不可避免，可采用調整偽斜的方式通過坡度較大區域，在現階段具有明顯的效果。調斜方式可通過下列計算方法求得。

圖1 工作面調斜示意圖

由圖1 可得，設定經過調斜后切眼與軌道順槽之間的夾角為α，回采過程中未出現前溜下滑，則拉架時致使前溜上移距離為L×sin α，其中L 為每刀截割深度。據此推理，當前溜下滑距離達36 mm時，為了抵消下滑距，需L×sin α=36 mm，每刀截深為600 mm，則α 為3.4°。

設定工作面偽斜長x m，即工作面兩巷間距在切眼內斜距差為x m。

x 計算公式為：x = M×sin α

式中：M 為工作面切眼長度，m；α 為工作面調斜角度，（°）。

工作面的切眼長度為 145 m，調斜角度為3.4°，把數據代入式中，可得計算結果，偽斜長度為 8.59 m，即保持工作面機頭超前機尾8.59 m。

按照此公式得出結論應用于指導生產實踐，若前溜與轉載機搭接不合理，出現設備管理異常，可通過調整支架推移溜子距離的方式緩解前溜下滑幅度。若在推溜拉架過程中出現嚴重下滑現象時，可對機頭機尾距進行校正微調，即機頭機尾不論哪邊長，就先割哪邊，隨著采煤機跑動后，及時拉架回位，確保支架不出現倒架、擠架，保證工作面的“三平一直兩暢通”。

3.2 工藝優化

根據采煤工作面的實際開采條件，除了上述調整偽斜的開采方法用于防滑外，對工作面煤層的開采順序和施工工藝也可進行調整優化。其工藝流程如下：

將原機頭機尾通排割刀的雙向采煤方法調整為“先機頭后機尾”的單向采煤方法，即調整進刀方式為作業開始前，先割一刀機頭，待割刀跑透后，回刀至原停機位置。此過程中暫時不推溜，由于采煤機復位過程是空刀狀態，因此，煤壁一側只有一刀截深，復位后再進行拉架推溜。然后，再次啟動割煤機，向機頭進刀，割完后跑刀割向機尾，隨著割煤機移動，進行拉架移溜，始終保持機頭超前機尾側。結合兩種防滑措施，可合理調整機頭與轉載機的搭接長度，另經過調整機頭高度，可避免轉載點大量回頭煤被拉入前溜底鏈，造成設備損壞。

3.3 實用效果分析

28116 綜采工作面在經過上述方法的實踐應用后，設備倒架下滑的現狀已得到明顯改善，實現了正規、安全、高效的作業循環，降低了職工扶架、檢修的勞動強度，便于更好地加強設備維護與管理，減少了因設備損壞導致的機電材料費用的投入，為職工實現安全作業提供了良好的環境條件，具有重要的現實意義和實用效果。

4 結論

通過對鎮城底煤礦28116 采煤工作面特殊地質構造條件下采煤設備下滑原因進行了系統分析，指出客觀因素條件下切眼底板偽斜角對設備下滑產生的影響，結合生產過程中的現場實際觀測數據，進而通過公式計算得出結論，最終確定相對科學合理的機頭機尾超前距。同時，綜合優化采煤工藝與截割順序，使得防滑措施更加完善，更加靈活地實現了宏觀與微觀方向的防滑調校。通過創新管理手段，不斷提升工作面設備管理水平，降低職工勞動強度，最終實現了采煤工作面的安全生產與標準化雙效管理，營造安全環境。