傾斜煤層綜采工作面倒架原因及預(yù)防

徐海波

【摘 要】對傾斜煤層綜采支架從初期安裝到生產(chǎn)過程中倒架的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，總結(jié)出了確定工作面合理采高、偽斜角并保證工作面輸送機(jī)平直和支架初撐力，是防治支架倒架的主要辦法。

【關(guān)鍵詞】傾斜煤層；綜采工作面；倒架；防治

0.前言

在綜采工作面生產(chǎn)過程中，液壓支架容易出現(xiàn)自動卸載、咬架、歪架、倒架等現(xiàn)象。除支架倒架外，其余故障處理起來比較容易，對生產(chǎn)影響較小。但倒架事故一旦發(fā)生，處理起來難度大，時間長，嚴(yán)重制約安全生產(chǎn)。在此對綜采工作面倒架事故的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防方案。

1.倒架的原因

1.1支架本身特性以ZY6800-19/40型支架為例，其重量達(dá)22t，由于支架本身在加工方面的原因，銷軸與孔在徑向和軸向均存在間隙。當(dāng)支架升至4m時，支架頂梁沿傾向偏移量可達(dá)300mm。頂梁重心的偏移是支架失穩(wěn)的第一個影響因素。

1.2工作面傾角

對于平均傾角達(dá)28°的桃園煤礦綜采工作面，工作面傾角對支架倒架的影響是不可忽視的。工作面傾角對倒架的主要影響為：支架重力沿工作面傾向的分力而產(chǎn)生的扭矩使支架重心偏離底座中心而導(dǎo)致支架失穩(wěn)。

1.3支架超高

當(dāng)實際采高大于支架的最大設(shè)計高度時，即為支架超高。當(dāng)支架超高時，頂梁上抬，除前端外，頂梁與頂板不接觸，處于空載狀態(tài)，僅靠下部支架生根。一旦超高幅度過大，就形成爬架，在下部支架拉架期間，失去生根架的支撐，倒架就不可避免。其次支架超高后，重心上移，造成沿傾向扭矩增大，加快了支架的失穩(wěn)。第三、支架超高后，自身負(fù)載減小，頂板壓力作用到煤壁的壓力增大，煤壁容易發(fā)生片幫，片幫后使空頂面積增大，頂板在壓力作用下破碎下沉，容易發(fā)生掉頂，造成空載支架增多，擴(kuò)大倒架范圍。

1.4支架間合理間隙

支架間應(yīng)保持合理間隙，以利于根據(jù)工作面具體情況及時調(diào)整支架狀態(tài)。支架側(cè)護(hù)板具有防漏矸及調(diào)架作用。該礦工作面?zhèn)茸o(hù)板安裝在支架下方，拉移支架時可利用本身的活動側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，使支架狀態(tài)完好，不易倒架。但利用活動側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，其作用是有限的，因為支架側(cè)護(hù)板的有效行程一般為150-200mm，大多為170mm，且該礦綜采工作面平均傾角在28°?；谶@兩點，結(jié)合生產(chǎn)中的實踐，確定該礦現(xiàn)支架合理間隙為70-110mm，在這個間隙范圍內(nèi)，當(dāng)支架輕微倒斜時可利用側(cè)護(hù)板的行程對支架進(jìn)行微調(diào)，同時可以提供對上架的傾向支撐。

1.5操作方法

該礦綜采工作面傾角為28°，支架屬兩立柱型，自身穩(wěn)定性欠佳，操作不當(dāng)就可能引起嚴(yán)重的倒架事故。特別是排頭架要加強(qiáng)防倒管理；否則第一架一倒，將發(fā)生連鎖反應(yīng)。

1.6工作面?zhèn)涡苯枪芾?/p>

綜采工作面?zhèn)涡苯枪芾硎蔷C采技術(shù)管理的關(guān)鍵，工作面?zhèn)涡闭{(diào)整不當(dāng)，一旦失控，不但會使工作面輸送機(jī)上竄下滑，影響工作面與機(jī)巷運(yùn)輸設(shè)備搭接，造成出煤困難；而且會使工作面支架發(fā)生大范圍的倒架，從而產(chǎn)生片幫、掉頂，嚴(yán)重危脅安全生產(chǎn)。下面從工作面支架與運(yùn)輸機(jī)的連接、工作面推進(jìn)過程中偽傾角選擇不合理時輸送機(jī)對支架的影響兩方面分析工作面?zhèn)涡苯菍χЪ軆A倒的重要影響。

1.6.1支架與運(yùn)輸機(jī)的連接

支架的推移千斤頂一端固定于支架底座的推移框架上，另一端通過連接塊、連接頭與工作面運(yùn)輸機(jī)相連。當(dāng)推移千斤頂處于最大行程時，連接頭處沿工作面傾斜方向有300-600mm的擺動間隙，支架架間正常時的間隙為110mm，工作面輸送機(jī)中部槽之間，設(shè)計時考慮到推移時的彎曲度，其最大間隙可在0-30mm內(nèi)變化。隨著工作面的向前推進(jìn)，工作面?zhèn)涡钡淖兓?，必然?dǎo)致工作面輸送機(jī)中部槽及支架架間間隙的變化。如果工作面?zhèn)涡边m當(dāng)，運(yùn)輸機(jī)下滑力與抵車時的上竄力相抵消，就不會發(fā)生倒架現(xiàn)象。

1.6.2偽傾角度不當(dāng)時運(yùn)輸機(jī)對支架的影響

（1）當(dāng)工作面?zhèn)涡苯嵌冗^大時，工作面輸送機(jī)從機(jī)頭開始上竄，上竄時輸送機(jī)溜槽處于受擠狀態(tài)。輸送機(jī)上竄后帶動連接塊向機(jī)尾方向偏斜，拉架時連接塊偏斜后牽著支架也往機(jī)尾方向偏移，支架偏移后再次推溜時，又加速輸送機(jī)上竄。由于輸送機(jī)重量輕，而支架重，所以輸送機(jī)上竄速度快，而支架要改變其原來的方向比較慢，比上竄速度小得多。當(dāng)輸送機(jī)上竄超過600-800mm，機(jī)頭段的連接塊嚴(yán)重扭斜后，就別著支架底座。由于支架在上竄過程中架間間隙早已消失，活動側(cè)護(hù)板全部收完，這時再拉移支架，頂梁已不能往機(jī)尾方向偏移，而支架底座在連接塊的強(qiáng)迫作用下往機(jī)尾偏移，頂梁不走底座走，支架就發(fā)生倒架。輸送機(jī)上竄的越多，支架倒得就越多，大范圍倒架事故就這樣發(fā)生。

（2）當(dāng)工作面?zhèn)涡苯嵌冗^小時，工作面輸送機(jī)從機(jī)尾開始下滑，下滑超過600-800mm，倒架也同樣發(fā)生。

1.7工作面輸送機(jī)平直狀態(tài)

在井下回采過程中，輸送機(jī)較易出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，而且往往是中間滯后，使輸送機(jī)從兩頭往中間擠壓收縮，造成機(jī)頭機(jī)尾咬架，處理不及時就會導(dǎo)致機(jī)頭機(jī)尾受擠支架倒架。

2.預(yù)防方案

從以上分析可知，對于傾斜煤層綜采工作面，在支架及地質(zhì)條件不可變的情況下，確定工作面合理采高及偽斜角，并保證工作面輸送機(jī)平直和支架初撐力，是防治支架倒架的主要辦法。

（1）經(jīng)技術(shù)計算與生產(chǎn)實踐，該礦綜采工作面在傾角為28°的情況下，確定合理采高為3.5-3.8m，偽傾角為4-6°。

（2）對機(jī)頭第一架采取防倒措施，使之生根有力，給工作面中間支架提供穩(wěn)定的支點。

（3）拉移支架從機(jī)頭第一架開始往機(jī)尾方向順序移架，在移架過程中要注意調(diào)架，保證支架頂梁與頂板呈面接觸。

（4）工作面煤壁割直，抵車時拉線作業(yè)，確保運(yùn)輸機(jī)呈直線；頂?shù)装甯钪备钇?，防止出現(xiàn)臺階和超高。

（5）加強(qiáng)支架的檢修，杜絕漏竄，防止支架自動下降而空載。

（6）移架后要升勁，保證支架初撐力。

3.結(jié)束語

液壓支架是綜采工作面的重要設(shè)備，且數(shù)量最多，它能否正常工作，對整個工作面的安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效至關(guān)重要。在生產(chǎn)管理中，不可只重視倒架的處理技術(shù)。桃園煤礦在歷年綜采生產(chǎn)過程中，已形成了“防患于未然”的認(rèn)識。只有了解倒架的原因，并認(rèn)真做好預(yù)防倒架的各項措施的落實，才是傾斜煤層綜采生產(chǎn)管理的重點。正是基于這種指導(dǎo)思想，該礦的綜采才在現(xiàn)有的地質(zhì)條件下取得了成功。