大傾角綜采工作面開(kāi)采技術(shù)探析

朱紹旭 孫偉 李先龍 李紅林

摘 要：大傾角工作面內(nèi)實(shí)施綜合機(jī)械化采煤時(shí)，不可回避液壓支架和輸送機(jī)下滑問(wèn)題（嚴(yán)重時(shí)支架會(huì)發(fā)生倒翻），給工作面管理帶來(lái)諸多困難，如何增加這些配套設(shè)備的穩(wěn)定性成為了大傾角開(kāi)采技術(shù)的關(guān)鍵。因此，針對(duì)支架與運(yùn)輸機(jī)下滑現(xiàn)象，筆者結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，從機(jī)械自身與工藝改進(jìn)兩方面談了談防滑防倒措施，以促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：大傾角 綜采工作面 穩(wěn)定性 防滑防倒措施

中圖分類號(hào)：TD80 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0066-01

隨著煤炭開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，一些復(fù)雜條件下的煤層（如大傾角煤層）也正在采用綜全機(jī)械化開(kāi)采工藝，但在此種條件下如何解決開(kāi)采技術(shù)上的難題是我國(guó)煤礦企業(yè)目前應(yīng)研究的重點(diǎn)，尤其是要加強(qiáng)大傾角工作面對(duì)液壓支架與輸送機(jī)的防滑防倒措施。

1 大傾角下的液壓支架穩(wěn)定性分析

液壓支架是綜采工作面最重要的礦山機(jī)械設(shè)備之一，起到支護(hù)頂板、防護(hù)下方設(shè)備及保障行人安全的作用，它的性能發(fā)揮直接關(guān)系到工作面的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率，所以應(yīng)當(dāng)將支架管理作為煤炭生產(chǎn)的前提。若綜采工作面處于大傾角下，液壓支架由于受到側(cè)向牽引力作用，表現(xiàn)為沿傾斜方向傾倒和下滑，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)饠D架和倒架，不利于工作面向前推進(jìn)，同時(shí)也會(huì)頂板事故埋下安全隱患。

1.1 液壓支架失穩(wěn)原因分析

影響液壓支架失穩(wěn)的因素有許多，一般而言，支架失穩(wěn)是多種因素共同作用的結(jié)果。以棗莊大興礦業(yè)有限責(zé)任公司2東303工作面為例，羅列了幾條主要影響因素。

（1）工作面采高過(guò)大。當(dāng)采高超出支架的最大支撐高度時(shí)，易導(dǎo)致倒架現(xiàn)象發(fā)生。其作用機(jī)理如圖1所示，隨著采高的逐漸增加，支架頂部支承壓力與自重合力作用線逐漸向下腳方向偏移，一旦超出圖1中所示的下腳位置，支架則會(huì)發(fā)生傾倒。

（2）工作面傾角過(guò)大。傾角越大，液壓支架傾斜得越厲害，倒架發(fā)生機(jī)理與采高影響類似，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)煤層傾角超過(guò)18°時(shí)，應(yīng)采取支架防滑防倒措施。

（3）底板松軟或割煤不平，致使支架底部受力不均衡而發(fā)生傾斜。

（4）頂板不平。當(dāng)工作出現(xiàn)斷層、片幫、局部冒頂時(shí)，液壓支架控頂時(shí)難以有效接觸頂板，因局部受力不均造成倒架。

（5）移架過(guò)程中支架未達(dá)到初撐力之前，由于受自重和煤層影響會(huì)沿傾斜方向產(chǎn)生一下滑力，當(dāng)?shù)鬃c底板間的摩擦力小于此下滑力時(shí)，支架沿側(cè)向移動(dòng)。

1.2 支架防滑防倒措施分析

（1）針對(duì)工作面內(nèi)頂板破碎、凹凸不平等現(xiàn)象，應(yīng)采取及時(shí)支護(hù)、超前支護(hù)、帶壓移架等措施，并至始至終堅(jiān)持自工作面斜坡低處向高處的移架方式，前者是為了防止支架不能有效觸頂而發(fā)生傾倒，后者是為了防止采空區(qū)跨落矸石沖擊支架尾部。

（2）當(dāng)支架側(cè)移量較大時(shí)，可采取間隔移架或從上至下的移架方式，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)挠浇且缘窒糠炙轿灰屏?。必要時(shí)可用單體液壓支柱斜撐支架或用千斤頂將其扶正。

（3）大傾角工作面內(nèi)，通過(guò)工作面調(diào)整角度或設(shè)置防滑防倒裝置也可以減少支架倒架率。通過(guò)裝置防滑防倒的關(guān)鍵之處在于控制排（端）頭支架的穩(wěn)定性，例如：排（端）頭每3架就必須安放一組防滑防倒千斤頂。

（4）加強(qiáng)采煤機(jī)司機(jī)作業(yè)培訓(xùn)，將頂?shù)装甯钇?，以保證液壓支架平行觸頂，當(dāng)工作面內(nèi)出現(xiàn)局部冒頂時(shí)，應(yīng)按照規(guī)定將支架挑平，使其受力均勻。

（5）當(dāng)工作面底板松軟不平時(shí)，應(yīng)采取措施將其墊平，如用圓木托板、千斤頂?shù)取?/p>

（6）工作面內(nèi)的采高必須控制支架的最大支撐高度以內(nèi)，且要求保有一定余量。

（7）推移刮板輸送機(jī)時(shí)應(yīng)采取措施防止帶動(dòng)液壓支架連體下滑。

2 刮板輸送機(jī)管理

對(duì)于綜采作業(yè)來(lái)說(shuō)，刮板輸送機(jī)與液壓支架同樣重要，兩者為配合和互補(bǔ)關(guān)系，例如：工作面推進(jìn)時(shí)是靠?jī)烧咭舻淖饔昧εc反作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.1 工作面設(shè)備結(jié)構(gòu)配合關(guān)系

（1）通過(guò)連接耳板將刮板輸送機(jī)與液壓支架連接起來(lái)，利于輸送機(jī)與液壓支架的整體推移。其耳板上的連接孔中部設(shè)計(jì)成長(zhǎng)條形，其目的是便于調(diào)整支架與輸送機(jī)的連接角度，不至于將支架的十字頭與推移梁拉壞，兩端設(shè)計(jì)成半圓形孔，用來(lái)補(bǔ)償支架與運(yùn)輸機(jī)工作時(shí)的上下竄量。連接孔的設(shè)計(jì)保證了俯采、仰采要求。

（2）支架推移梁前端的十字頭和聯(lián)結(jié)中部槽耳子間留有一定的活動(dòng)空隙，以保證支架與輸送機(jī)的正常工作和滿足工作面的管理要求。

2.2 輸送機(jī)下滑原因分析

（1）輸送機(jī)自重與載煤量引起的向下分力增加，導(dǎo)致其沿傾向下滑。

（2）液壓支架牽引輸送機(jī)下滑。

（3）上行割煤時(shí)，采煤機(jī)使得輸送機(jī)向下移動(dòng)。

（4）輸送機(jī)和液壓支架間不垂直，推移時(shí)向下傾斜的千斤頂使得其向下滑動(dòng)。

2.3 輸送機(jī)防滑措施

（1）由上至下推移輸送機(jī)。

（2）輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)間的搭接高度不宜過(guò)低，一般應(yīng)在0.4 m以上，旨在控制底鏈帶上的煤量和增加底鏈運(yùn)行阻力。

（3）用錨鏈將輸送機(jī)機(jī)頭和液壓支架栓住，防止輸送機(jī)滑動(dòng)。

（4）控制好支架與煤壁間、支架與輸送機(jī)間的角度。

3 回采工藝管理

3.1 提高工作面配套設(shè)施穩(wěn)定性的回采工藝措施

通過(guò)將工作適當(dāng)調(diào)整成偽傾斜開(kāi)采，并結(jié)合適量的仰采，以抵消運(yùn)輸機(jī)和液壓支架的上移量與下移量，起到防滑防倒作用。

在大傾角工作面內(nèi)，一般采用下行單向割煤方式，采煤機(jī)一次采全厚，液壓支架隨工作推進(jìn)由上至下進(jìn)行推移，采煤機(jī)割煤后刮板輸送機(jī)采取彎曲推進(jìn)方式。隨支架與運(yùn)輸機(jī)推移，采煤機(jī)在工作面上部斜切進(jìn)刀進(jìn)行割煤。

3.2 工作面內(nèi)的回采管理措施

（1）排頭支架對(duì)其他支架起到錨固與導(dǎo)向作用，因此要保證下端頭排頭支架的穩(wěn)定性，并采取措施防止排頭支架因局部冒頂發(fā)生傾倒。移架時(shí)以3臺(tái)支架為一組，先移中間一架，然后是第一支架和末尾一架，并堅(jiān)持“少降快拉”原則。

（2）密切關(guān)注支架的支護(hù)狀態(tài)，當(dāng)圍巖運(yùn)動(dòng)引起支架偏移時(shí)，應(yīng)采取措施及時(shí)調(diào)整支架的偏移量。

（3）支架推移桿同輸送機(jī)槽幫在傾斜方向的夾角為87°為宜，既能保持支架的工作狀態(tài)又能較好的阻止輸送機(jī)下滑。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上上述，大傾角綜采工藝的關(guān)鍵技術(shù)在于維持液壓支架與刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性。煤層傾角是不可控制的因素，只能從配套設(shè)備的自身出發(fā)或從采煤工藝上采取有效的防滑防倒措施。此外，應(yīng)加強(qiáng)綜采工作面內(nèi)的設(shè)備管理，切實(shí)維護(hù)好設(shè)備的穩(wěn)定性，并加強(qiáng)工作面人員的組織管理，這些都是實(shí)現(xiàn)綜采工作面高效安全開(kāi)采的必要前提。

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