淺談大傾角工作面上竄下滑控制技術(shù)

安學(xué)東

【摘 要】開(kāi)采大傾角工作面，控制工作面設(shè)備的上竄下滑是其中的關(guān)鍵，控制不好往往造成工作面處于癱瘓狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)行正常生產(chǎn)，甚至造成嚴(yán)重事故。本文介紹了在實(shí)踐中控制工作面上竄下滑的幾種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工作面上竄下滑的良好控制，取得了大傾角工作面的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】淺談；大傾角；工作面；上竄下滑；控制技術(shù)

0 概況

硫磺溝煤礦（4-5）04綜放工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度2636m，傾斜長(zhǎng)度180m，煤層傾角22°～25°，平均23°；開(kāi)采厚度5.5～6.8 m，平均開(kāi)采厚度6.15m，采放比1：1.05。工作面下口超前上口26m～35m，兩巷高差在71m～86m之間。工作面安設(shè)119副液壓支架，工作阻力7200kN，安設(shè)前后部運(yùn)輸機(jī)。

1 工作面上竄下滑帶來(lái)的問(wèn)題

工作面傾角>19～22°時(shí)，工作面上的運(yùn)輸機(jī)、支架等設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)自然下滑，單純采用工作面調(diào)斜方式已經(jīng)無(wú)法控制工作面設(shè)備的上竄下滑，給生產(chǎn)造成很大影響。

1）造成工作面上下端頭安全出口寬度不夠，采煤機(jī)無(wú)法割通溜頭或溜尾，帶來(lái)安全生產(chǎn)隱患。

2）運(yùn)輸機(jī)下滑時(shí)，運(yùn)輸機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接過(guò)多，影響轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸，甚至?xí)疝D(zhuǎn)載機(jī)堆煤，煤從轉(zhuǎn)載機(jī)下幫單邊槽溢出；反之運(yùn)輸機(jī)上竄時(shí)，運(yùn)輸機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接過(guò)少或脫節(jié)時(shí)，導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)底槽拉回煤，增加設(shè)備運(yùn)行阻力，影響運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)造成斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

3）由于運(yùn)輸機(jī)的上竄下滑帶動(dòng)支架上下移動(dòng)，導(dǎo)致上下端頭空頂面積加大，支護(hù)密度減小，易造成冒頂事故。

4）前部運(yùn)輸機(jī)上竄下滑，造成液壓支架與前部運(yùn)輸機(jī)連接處受力，損壞連接頭，運(yùn)輸機(jī)帶動(dòng)支架移動(dòng)，又易造成支架擠架、倒架事故。

2 控制工作面上竄下滑技術(shù)

2.1 工作面調(diào)偽斜技術(shù)

在大傾角煤層開(kāi)采中，順槽一般沿煤層底板走向布置，工作面切眼則沿煤層傾角布置。煤層傾角較大時(shí)，回采工作面方向不要按正傾斜方向布置，而是按照工作面傾角的1/4～1/3設(shè)計(jì)偽斜角度，讓運(yùn)輸機(jī)頭超前運(yùn)輸機(jī)尾，一般超前距離為上下兩順槽高差的一半左右，這樣就相當(dāng)于減緩了煤層傾角，減小運(yùn)輸機(jī)下滑分力，來(lái)控制工作面的下滑。

2.2 控制液壓支架推移前運(yùn)輸機(jī)的角度技術(shù)

2.2.1 工作面運(yùn)輸機(jī)和液壓支架推移運(yùn)輸機(jī)受力分析

將綜放工作面中的運(yùn)輸機(jī)視作一個(gè)整體，運(yùn)輸機(jī)在傾斜煤層正常狀態(tài)之下和液壓支架推移運(yùn)輸機(jī)的受力情況分析如圖1所示。

在傾斜綜放工作面，由于運(yùn)輸機(jī)自身重力原因使運(yùn)輸機(jī)下滑。當(dāng)運(yùn)輸機(jī)在重力G的分力G1大于運(yùn)輸機(jī)與底板的摩擦力T2時(shí)，運(yùn)輸機(jī)發(fā)生下滑，導(dǎo)致液壓支架的推移桿與運(yùn)輸機(jī)的連接偏移垂直方向。生產(chǎn)過(guò)程中，運(yùn)輸機(jī)受到自身重力的分力G1和液壓支架推力的分力F2之和大于液壓支架推移運(yùn)輸機(jī)時(shí)底板摩擦力T的分力T2，促使運(yùn)輸機(jī)下滑加劇。

結(jié)合上述分析，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)不發(fā)生上竄下滑，要滿足以下兩種條件：

將公式②、③、④、⑤代入方程式組①內(nèi)，由于設(shè)備重量、液壓支架推力和摩擦系數(shù)均為已知量，影響設(shè)備上竄下滑的主要因素為液壓支架推移運(yùn)輸機(jī)的角度α。因此傾斜工作面控制設(shè)備上竄下滑確定液壓支架推移運(yùn)輸機(jī)的角度非常關(guān)鍵。

2.2.2 采用液壓支架側(cè)護(hù)板分離控制

（4-5）04綜放工作面生產(chǎn)前期調(diào)整液壓支架方向的方式主要依靠單體支柱配合液壓支架的底調(diào)千斤頂，采用這種方式只是將液壓支架整體上調(diào)，而不能改變液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的角度，對(duì)設(shè)備的上竄下滑控制沒(méi)有實(shí)質(zhì)作用。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，改變液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的角度，必須在液壓支架底座箱不動(dòng)的前提下，使液壓支架以某一點(diǎn)作圓弧運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)研究，將液壓支架下側(cè)頂梁側(cè)推千斤頂和掩護(hù)架側(cè)推千斤頂由原1組操作手把控制，改為2組操作手把分別控制頂梁側(cè)推千斤頂和掩護(hù)架側(cè)推千斤頂，以實(shí)現(xiàn)在移架過(guò)程中利用兩個(gè)側(cè)推千斤頂調(diào)整液壓支架的形態(tài)，從而調(diào)整液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的夾角。

根據(jù)運(yùn)輸機(jī)上竄下滑的跡象，可采取以下操作方式：

1）當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)下滑跡象時(shí)，在移架時(shí)將上架的掩護(hù)架側(cè)推千斤頂和本架頂梁側(cè)推千斤頂同時(shí)伸出，并將上架頂梁側(cè)推千斤頂收回，三個(gè)千斤頂保持供液，待液壓支架升實(shí)后方可將操作手把歸零，使液壓支架尾梁向機(jī)頭方向調(diào)整，增大液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的夾角，減小運(yùn)輸機(jī)的下滑分力。

2）當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)上竄跡象時(shí)，在移架時(shí)將本架的掩護(hù)架側(cè)推千斤頂和上架頂梁側(cè)推千斤頂同時(shí)伸出，并將本架頂梁側(cè)推千斤頂收回，三個(gè)千斤頂保持供液，待液壓支架升實(shí)后方可將操作手把歸零，使液壓支架尾梁向機(jī)尾方向調(diào)整，減小液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的夾角，增大運(yùn)輸機(jī)的下滑分力。

3）當(dāng)運(yùn)輸機(jī)未出現(xiàn)上竄下滑時(shí)，在移架時(shí)只需將本架的頂梁側(cè)推千斤頂伸出。但必須保證每10組液壓支架有3～4組液壓支架有200mm的間隙，以用于調(diào)架時(shí)有充足的空間。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，總結(jié)出判斷運(yùn)輸機(jī)上竄下滑的依據(jù)：

1）當(dāng)液壓支架底座箱下側(cè)內(nèi)邊與推移桿下側(cè)間距縮小、上下兩顆立柱錯(cuò)距大于15cm時(shí)，運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)下滑。

2）當(dāng)液壓支架底座箱上側(cè)內(nèi)邊與推移桿上側(cè)間距縮小、上下兩顆立柱錯(cuò)距小于10cm時(shí)，運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)上竄。

2.2.3 縮小液壓支架推移桿的偏移角度

（4-5）04綜放工作面布置的ZF7200/19/38支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架底座箱寬度360mm，推移桿寬度252mm，在推移運(yùn)輸機(jī)時(shí)，液壓支架推移桿會(huì)發(fā)生一定量的偏移值，左右偏移值為54mm，偏移角度為±3°51′42″，偏值量程度雖然較小，但仍改變了液壓支架推進(jìn)運(yùn)輸機(jī)的角度，因而推移中加大傾斜方向分力的作用，加快運(yùn)輸機(jī)的上竄下滑速度。

為減小在推進(jìn)運(yùn)輸機(jī)過(guò)程產(chǎn)生的傾斜方向分力，減緩運(yùn)輸機(jī)上竄下滑速度，在液壓支架推移桿兩側(cè)加焊長(zhǎng)×寬為1000×100mm的12mm鋼板，使左右偏移量減小為42mm，偏向角度減小至±3°0′19″。

2.3 開(kāi)采工藝控制技術(shù)

當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)上竄時(shí)，采用單向、自上而下順序推移前部運(yùn)輸機(jī)，自下而上的順序割煤、拉移支架；當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)下滑時(shí)，采用單向、自下而上順序推移前部運(yùn)輸機(jī)，自上而下的順序割煤、拉移支架。

2.4 采用輔助調(diào)面技術(shù)

（4-5）04綜放工作面上下順槽采用沿4-5煤層底板掘進(jìn)，受地質(zhì)構(gòu)造影響，巷道坡度變化較大，造成兩順槽高差變化較大。當(dāng)工作面超前距離保持不變的情況下，工作面傾斜長(zhǎng)度會(huì)隨高差變化而變化。工作面兩順槽高差基本保持在71m～86m之間，其變化規(guī)律如表1和表2。

從表1、表2中可以看出，工作面高差變化和超前距離變化與工作面長(zhǎng)度有一定的規(guī)律。因此，每天對(duì)工作面高差變化和超前距離進(jìn)行觀測(cè)和計(jì)算，在工作面設(shè)備長(zhǎng)度保持不變的情況下，利用從40#液壓支架向機(jī)尾進(jìn)刀或80#液壓支架向機(jī)頭進(jìn)刀的大斜式調(diào)面方式，輔助改變工作面長(zhǎng)度，來(lái)控制工作面設(shè)備的上竄下滑。

3 工作面控制效果

（4-5）04工作面自2015年5月23日生產(chǎn)以來(lái)，通過(guò)采用工作面調(diào)偽斜、改變支架推移運(yùn)輸機(jī)角度、調(diào)整割煤工藝等，截止2017年5月20日已安全回采2484m，日均產(chǎn)量8000噸左右，未出現(xiàn)因工作面上竄下滑影響生產(chǎn)，取得良好效果。

4 結(jié)論

大傾角工作面的上竄下滑雖然難以控制，但是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)出的跡象，采取合理、綜合性的控制技術(shù)，能夠?qū)⒐ぷ髅婵刂朴谝粋€(gè)良好狀態(tài)，避免上竄下滑造成事故，影響生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)大傾角工作面的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]