煤礦綜采工作面液壓支架防倒調(diào)斜技術(shù)研究

王旭升

（霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)公司，山西 忻州 035100）

引言

在煤礦回采的過程中，當(dāng)遇到的煤層是急傾斜狀態(tài)或工作面是回采傾斜的狀態(tài)時(shí)，加之綜合回采機(jī)器的布置方式和作業(yè)時(shí)采用的循環(huán)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(nèi)的溜子隨傾角變化而下滑，造成轉(zhuǎn)載機(jī)不能完美搭接機(jī)頭，后果就是前溜的“回頭煤”增多，嚴(yán)重磨損設(shè)備導(dǎo)致其運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷增加。同時(shí)，機(jī)頭下滑時(shí)將轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)整到合適的位置，這樣做會(huì)將工作面的端頭處預(yù)留的安全距離嚴(yán)重縮短，導(dǎo)致緊急避險(xiǎn)的通道口不通暢。所以，在設(shè)備安全的前提下提升運(yùn)行效率，解決煤層回采時(shí)因傾斜導(dǎo)致的設(shè)備下滑現(xiàn)象，十分具備研究意義。

1 28116采煤工作面情況

霍州煤電集團(tuán)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(hào)，煤層傾角大概為8°，煤層可采的賦存基本穩(wěn)定。工作面設(shè)計(jì)145 m的切眼長(zhǎng)度，膠帶順槽533 m的長(zhǎng)度，軌道順槽530 m的長(zhǎng)度。因?yàn)榈刭|(zhì)條件和煤層賦存的限制，將切眼施工的坡度設(shè)置為7°；因地質(zhì)構(gòu)造不同，在采前勘探時(shí)將工作面的切眼設(shè)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?yàn)槟z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(xiàn)前后明顯溜出和下滑的現(xiàn)象，而切眼內(nèi)的中段支架則發(fā)生局部擠架或倒架現(xiàn)象，對(duì)工作面能否正常采煤和生產(chǎn)都有著嚴(yán)重的制約影響。

2 導(dǎo)致設(shè)備下滑的因素

在綜采支架上面放頂煤是28116的工作面進(jìn)行采煤生產(chǎn)時(shí)所采用的工藝，它工作面里面普遍貫穿了不小的向斜構(gòu)造。工作面中的不同標(biāo)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(jìn)時(shí)若兩巷和切眼互相垂直，則切眼內(nèi)的底板，它會(huì)產(chǎn)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(chǎn)生下滑分力導(dǎo)致下滑后果，而且管理上也增加了很多困難。

采煤機(jī)如果循環(huán)割煤，據(jù)實(shí)際觀測(cè)，每班首先在機(jī)頭處割一刀，向下順著機(jī)尾推溜到拉架結(jié)束，這種循環(huán)可造成每排拉架前溜，下滑長(zhǎng)度36 mm；每班從機(jī)尾開始割一刀，支架沿著機(jī)頭往上拉架，這種循環(huán)造成的每排拉架前溜下滑距離是7 mm。實(shí)踐得出，向斜構(gòu)造導(dǎo)致底板斜面，是工作面出現(xiàn)設(shè)備前溜下滑的主導(dǎo)因素。采用調(diào)斜辦法可以消除這個(gè)問題，其原理為在割煤作業(yè)過程中，由于要實(shí)時(shí)接煤運(yùn)輸，當(dāng)割煤機(jī)將煤壁破除產(chǎn)生落煤后，拉架會(huì)順著采動(dòng)而推溜支架工，推移產(chǎn)生的移近量不同，且每一個(gè)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(huì)出現(xiàn)偏移。雖然偏移程度不大，但偏移后會(huì)產(chǎn)生分力作用，此分力在采煤機(jī)沿機(jī)尾處向機(jī)頭運(yùn)動(dòng)割刀時(shí)，主要作用在機(jī)頭；在采煤機(jī)沿機(jī)頭向機(jī)尾割刀時(shí)，就作用在機(jī)尾。某些下滑分力會(huì)被設(shè)備調(diào)斜過程產(chǎn)生的分力抵消，剩余的則影響設(shè)備的移近量以及下滑速度。

3 支架防倒和調(diào)斜技術(shù)

3.1 理論計(jì)算

設(shè)備下滑是由于工作面增大的底板坡度，研究表明通過調(diào)整偽斜來通過較大的坡度區(qū)域。以下是調(diào)斜方式的計(jì)算方法[1-2]：

下頁圖1中，將調(diào)斜以后，軌道順槽和切眼間夾角設(shè)為α，回采時(shí)如果沒有前溜下滑，拉架導(dǎo)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(diào)斜示意圖

設(shè)工作面的偽斜長(zhǎng)為xm，即切眼內(nèi)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(zhǎng)度；α為工作面的調(diào)斜角度。

例如，切眼長(zhǎng)為145 m，調(diào)斜角度3.4°，代入數(shù)據(jù)，得到8.59 m的偽斜長(zhǎng)度，也就是說工作面的機(jī)頭要保持在機(jī)尾前8.59 m。

在生產(chǎn)實(shí)踐中可以根據(jù)公式推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)設(shè)備管理出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)載機(jī)和前溜不合理的搭接導(dǎo)致的異常時(shí)，調(diào)整支架，把溜子距離推移，緩解前溜導(dǎo)致的下滑幅度。推溜拉架時(shí)若下滑現(xiàn)象很嚴(yán)重，可微調(diào)機(jī)頭與機(jī)尾的間距，進(jìn)行校正。機(jī)頭和機(jī)尾相比，先割較長(zhǎng)的那邊，然后在采煤機(jī)開始進(jìn)行跑動(dòng)以后，再進(jìn)行拉架，使其回位，充分保證支架不會(huì)發(fā)生倒架或擠架的現(xiàn)象，并使工作面實(shí)現(xiàn)了“三平、一直、兩暢通”。

3.2 采煤工藝的優(yōu)化

除了采用調(diào)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(jù)采煤實(shí)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(jìn)行一系列的優(yōu)化，達(dá)到防滑的目的。其工藝的具體優(yōu)化流程如下[3]:

調(diào)整原來機(jī)頭和機(jī)尾雙向采煤時(shí)使用的通排割刀方法，更改為單向采煤法，即“先機(jī)頭，再機(jī)尾”，具體流程是：調(diào)整機(jī)器的進(jìn)刀方式，在開始作業(yè)前，先對(duì)機(jī)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(jìn)行推溜，因?yàn)椴擅簷C(jī)在復(fù)位時(shí)狀態(tài)是空刀，所以煤壁一側(cè)的截深僅僅是一刀，拉架推溜要等完全復(fù)位后。此時(shí)，割煤機(jī)進(jìn)行二次啟動(dòng)，對(duì)機(jī)頭處進(jìn)刀以后，再向機(jī)尾處完成刀割。割煤機(jī)在移動(dòng)過程中，拉架同步進(jìn)行移溜，且機(jī)頭一直比機(jī)尾側(cè)超前。將這兩種不同的防滑措施相結(jié)合，可以適度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)搭接機(jī)頭的長(zhǎng)度，此外，再配合調(diào)整機(jī)頭的高度，拉人前的溜底鏈可避免因轉(zhuǎn)載點(diǎn)的回頭煤數(shù)量之多造成的設(shè)備損壞。

4 應(yīng)用效果分析

實(shí)踐應(yīng)用表明，采用上述方法后，綜采28116工作面，設(shè)備倒架或下滑的現(xiàn)象得到明顯改善，作業(yè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)了安全正規(guī)且高效的模式，職工檢修和扶架的勞動(dòng)強(qiáng)度得到了降低，設(shè)備管理和維護(hù)得到了加強(qiáng)，由設(shè)備損壞而產(chǎn)生的機(jī)電費(fèi)和材料費(fèi)得到了減少，安全作業(yè)時(shí)職工的環(huán)境條件得到了提高，其現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)用效果及其重要。