煤礦綜采工作面液壓支架防倒調斜技術研究

王旭升

（霍州煤電集團晉北煤業公司，山西 忻州 035100）

引言

在煤礦回采的過程中，當遇到的煤層是急傾斜狀態或工作面是回采傾斜的狀態時，加之綜合回采機器的布置方式和作業時采用的循環型方式，以及煤層賦存的傾角大小和煤層與切眼之間的夾角等諸多因素影響，形成支架倒架及溜子竄上滑下的后果。煤層切眼內的溜子隨傾角變化而下滑，造成轉載機不能完美搭接機頭，后果就是前溜的“回頭煤”增多，嚴重磨損設備導致其運轉負荷增加。同時，機頭下滑時將轉載機調整到合適的位置，這樣做會將工作面的端頭處預留的安全距離嚴重縮短，導致緊急避險的通道口不通暢。所以，在設備安全的前提下提升運行效率，解決煤層回采時因傾斜導致的設備下滑現象，十分具備研究意義。

1 28116采煤工作面情況

霍州煤電集團某礦28116采煤工作面，煤層在地下450 m左右，平均煤層厚度在4.1 m左右，主采煤層是8號，煤層傾角大概為8°，煤層可采的賦存基本穩定。工作面設計145 m的切眼長度，膠帶順槽533 m的長度，軌道順槽530 m的長度。因為地質條件和煤層賦存的限制，將切眼施工的坡度設置為7°；因地質構造不同，在采前勘探時將工作面的切眼設置在110 m以外，局部的工作面坡度在12°～21°之間，坡度平均16.5°（因為膠帶順槽高程小于軌道順槽）。回采過程中，坡度一直在變化，工作面出現前后明顯溜出和下滑的現象，而切眼內的中段支架則發生局部擠架或倒架現象，對工作面能否正常采煤和生產都有著嚴重的制約影響。

2 導致設備下滑的因素

在綜采支架上面放頂煤是28116的工作面進行采煤生產時所采用的工藝，它工作面里面普遍貫穿了不小的向斜構造。工作面中的不同標高分別是：順槽煤層底板的不同，其中膠帶是+748 m，軌道是+772 m；另外巷道間隔是24 m。在推進時若兩巷和切眼互相垂直，則切眼內的底板，它會產生大約16.5°的坡度，非常接近溜子和支架之間的最大坡度，產生下滑分力導致下滑后果，而且管理上也增加了很多困難。

采煤機如果循環割煤，據實際觀測，每班首先在機頭處割一刀，向下順著機尾推溜到拉架結束，這種循環可造成每排拉架前溜，下滑長度36 mm；每班從機尾開始割一刀，支架沿著機頭往上拉架，這種循環造成的每排拉架前溜下滑距離是7 mm。實踐得出，向斜構造導致底板斜面，是工作面出現設備前溜下滑的主導因素。采用調斜辦法可以消除這個問題，其原理為在割煤作業過程中，由于要實時接煤運輸，當割煤機將煤壁破除產生落煤后，拉架會順著采動而推溜支架工，推移產生的移近量不同，且每一個煤壁空間也不一樣大，所以前溜造成了不同的上、下層彎曲以及水平面，就會出現偏移。雖然偏移程度不大，但偏移后會產生分力作用，此分力在采煤機沿機尾處向機頭運動割刀時，主要作用在機頭；在采煤機沿機頭向機尾割刀時，就作用在機尾。某些下滑分力會被設備調斜過程產生的分力抵消，剩余的則影響設備的移近量以及下滑速度。

3 支架防倒和調斜技術

3.1 理論計算

設備下滑是由于工作面增大的底板坡度，研究表明通過調整偽斜來通過較大的坡度區域。以下是調斜方式的計算方法[1-2]：

下頁圖1中，將調斜以后，軌道順槽和切眼間夾角設為α，回采時如果沒有前溜下滑，拉架導致的前溜，其上移距離是L sinα，L代表每刀截割的深度。為消除滑距，若前溜滑距為36 mm，L sinα=36 mm，得出α是3.4°，每刀截深是600 mm。

圖1 工作面調斜示意圖

設工作面的偽斜長為xm，即切眼內兩巷間距的斜距差就是xm。

公式是：x=M sinα

式中：M為工作面的切眼長度；α為工作面的調斜角度。

例如，切眼長為145 m，調斜角度3.4°，代入數據，得到8.59 m的偽斜長度，也就是說工作面的機頭要保持在機尾前8.59 m。

在生產實踐中可以根據公式推導結果進行實際應用，當設備管理出現由于轉載機和前溜不合理的搭接導致的異常時，調整支架，把溜子距離推移，緩解前溜導致的下滑幅度。推溜拉架時若下滑現象很嚴重，可微調機頭與機尾的間距，進行校正。機頭和機尾相比，先割較長的那邊，然后在采煤機開始進行跑動以后，再進行拉架，使其回位，充分保證支架不會發生倒架或擠架的現象，并使工作面實現了“三平、一直、兩暢通”。

3.2 采煤工藝的優化

除了采用調整偽斜的方法減小開采過程中的防滑以外，我們也可以根據采煤實際工作面的不同開采條件，將工作面開采煤層的順序以及施工過程的工藝進行一系列的優化，達到防滑的目的。其工藝的具體優化流程如下[3]:

調整原來機頭和機尾雙向采煤時使用的通排割刀方法，更改為單向采煤法，即“先機頭，再機尾”，具體流程是：調整機器的進刀方式，在開始作業前，先對機頭割一刀，等割刀完全跑透以后，再把到?；卦瓉砦恢?。這期間先不進行推溜，因為采煤機在復位時狀態是空刀，所以煤壁一側的截深僅僅是一刀，拉架推溜要等完全復位后。此時，割煤機進行二次啟動，對機頭處進刀以后，再向機尾處完成刀割。割煤機在移動過程中，拉架同步進行移溜，且機頭一直比機尾側超前。將這兩種不同的防滑措施相結合，可以適度調節轉載機搭接機頭的長度，此外，再配合調整機頭的高度，拉人前的溜底鏈可避免因轉載點的回頭煤數量之多造成的設備損壞。

4 應用效果分析

實踐應用表明，采用上述方法后，綜采28116工作面，設備倒架或下滑的現象得到明顯改善，作業循環實現了安全正規且高效的模式，職工檢修和扶架的勞動強度得到了降低，設備管理和維護得到了加強，由設備損壞而產生的機電費和材料費得到了減少，安全作業時職工的環境條件得到了提高，其現實意義與實用效果及其重要。