大傾角綜采工作面設(shè)備防滑研究

梁吉軍

摘 要：運(yùn)輸機(jī)下滑，使運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入機(jī)道較多，不僅使運(yùn)輸機(jī)頭與機(jī)道轉(zhuǎn)載機(jī)不能正常搭接，給工作面出貨帶來困難，而且還帶動(dòng)支架下滑，造成支架失穩(wěn)現(xiàn)象導(dǎo)致移架困難，影響工作面正常生產(chǎn)。由于支架、運(yùn)輸機(jī)下滑后，不僅使支架、運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入機(jī)道，而且還造成工作面上端頭處無支架支護(hù)，而必須進(jìn)行人工用單體柱進(jìn)行支護(hù)，給生產(chǎn)帶來困難。

關(guān)鍵詞：大傾角；綜采工作面；防滑；控制技術(shù)

1大傾角綜采工作面設(shè)備下滑分析

1.1大傾角工作面綜采支架受力分析

1.1.1支架支撐狀態(tài)受力分析

支架在支撐狀態(tài)受自身重力G、頂板壓力N1、底板支撐力N2和與頂?shù)装彘g的摩擦力F1、F2。支架的受力分析如圖1所示。

式中G——支架的自重；N1——頂板對(duì)支架的壓力；N2——底板對(duì)支架的支撐力；α——工作面傾角；f1——煤層頂板與支架間的靜摩擦因數(shù)；f2——煤層底板與支架間的靜摩擦因數(shù)。一般的可以近似認(rèn)為f1、f2相等均為f。則支架下滑的條件為

在正常情況下支架的工作阻力相當(dāng)于支架的自重的20～40倍， （N1+N2）是（N2-N1）的30～50倍，支架對(duì)巖石的滑動(dòng)摩擦因數(shù)一般為0.3～0.4，靜摩擦因數(shù)會(huì)更大， fN2+N1N2-N1的值會(huì)遠(yuǎn)大于10，支架下滑要求tanα>10，即工作面煤層傾角α>80°。而1101區(qū)綜采工作面煤層傾角不超過45°，所以在支架支撐狀態(tài)不必考慮向下滑動(dòng)。

1.1.2支架在移架過程中的受力分析

支架在移架過程中，主要受自身的重力G、底板的支撐作用力N、支架與底板間的摩擦力F、移溜千斤頂?shù)睦椭Ъ軅?cè)向千斤頂?shù)膫?cè)推力F′作用。如圖2所示。

圖2移支架受力分析

對(duì)支架進(jìn)行受力分析：

式中G——支架自重；α——煤層傾角；N——煤層底板對(duì)支架的支撐力；F——煤層底板與支架間的摩擦力；F′——支架側(cè)調(diào)千斤頂?shù)耐屏?。支架下滑的條件為Gsinα>（F+F′）。由方程組（2）有：

tanα>（F+F′）/N

其中F=Nf （f≈0.3～0.4），支架的側(cè)調(diào)千斤頂?shù)膫?cè)向推力F'一般為支架自重的0.6～0.8倍，故tanα>1，所以在工作面傾角小于45°的情況下，支架也不會(huì)發(fā)生向下滑動(dòng)。

通過以上分析，工作面傾角小于45°時(shí)，無論支架在支撐狀態(tài)還是移動(dòng)過程中都不會(huì)因支架自身重力作用下發(fā)生向下滑動(dòng)，同理輸送機(jī)也不會(huì)克服摩擦阻力向下滑動(dòng)；導(dǎo)致工作面支架及輸送機(jī)上竄下跳的主要原因是由于工作面傾斜方向分力的作用使支架與回采方向發(fā)生偏移。

1.2大傾角綜采支架及輸送機(jī)下滑

1.2.1運(yùn)輸機(jī)下滑

引起運(yùn)輸機(jī)下滑的因素較多，但主要原因?yàn)橄铝幸蛩毓餐饔玫慕Y(jié)果：

（1）自重下滑：由于運(yùn)輸機(jī)有一定的重量，在斜面上運(yùn)輸機(jī)靜止不動(dòng)時(shí)自身就有一個(gè)向下的分力，運(yùn)輸機(jī)在移動(dòng)時(shí)就會(huì)向下滑。

（2）管理不善引起的下滑：由于運(yùn)輸機(jī)下貨點(diǎn)高度不夠或搭接不好，運(yùn)輸機(jī)底鏈帶回煤，造成運(yùn)輸機(jī)阻力增大及支架與運(yùn)輸機(jī)連接不垂直，支架尾梁上擺，推運(yùn)輸機(jī)時(shí)有一個(gè)向下的分力引起運(yùn)輸機(jī)下滑。

（3）采機(jī)上行割煤時(shí)的牽動(dòng)使運(yùn)輸機(jī)下滑。

（4）由于作業(yè)人員操作不當(dāng)，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)有下滑的趨勢(shì)時(shí)，沒有及時(shí)調(diào)整作業(yè)方式，仍由上向下推移運(yùn)輸機(jī)造成運(yùn)輸機(jī)下滑。

1.2.2支架失穩(wěn)

支架失穩(wěn)主要表現(xiàn)為支架傾倒和下滑，其主要原因是：

（1）在移架過程中，支架在本身重量作用下產(chǎn)生一個(gè)下滑力。

（2）升架時(shí)，支架在升架力的作用下，支架底座沿煤層傾斜方向的分力大于支架底座與底板的摩擦力，使支架產(chǎn)生下滑。

（3）由于運(yùn)輸機(jī)下滑牽動(dòng)支架下滑。

（4）在大傾角條件下，如工作面頂板破碎、冒落或頂板下沉沿層面向下移動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致支架不能有效接頂，在支架力和重力作用下產(chǎn)生傾倒。

（5）作業(yè)時(shí)操作不當(dāng)，移架時(shí)沒有有效的使用好支架側(cè)護(hù)板及時(shí)調(diào)整支架，未按規(guī)定順序移架，出現(xiàn)輕微倒架時(shí)未能及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

（6）工作面超高，大于支架有效的支撐范圍，支架不能有效的支撐頂板，支架的穩(wěn)定性差。

2大傾角綜采工作面設(shè)備防滑措施

2.1將工作面調(diào)成偽傾斜開采

為平衡工作面運(yùn)輸機(jī)、支架在推進(jìn)中引起的下滑，將工作面調(diào)成偽傾斜，即運(yùn)輸機(jī)頭超前運(yùn)輸機(jī)尾。當(dāng)支架與運(yùn)輸機(jī)相互向前推進(jìn)移動(dòng)時(shí)，工作面設(shè)備每移動(dòng)一個(gè)循環(huán)，就會(huì)產(chǎn)生一定量的相對(duì)向上的位移，若偽傾斜角度適當(dāng)，就能使上移量和下滑量相互抵消，從而起到控制設(shè)備下滑的作用。

2.2運(yùn)輸機(jī)防滑

（1）根據(jù)煤層傾角變化，并注意觀察運(yùn)輸機(jī)頭尾位置變化，及時(shí)調(diào)整偽傾角。

（2）工作面采取單向割煤、單向推移運(yùn)輸機(jī)的方式作業(yè)。即采煤機(jī)下行割煤，上行空牽，采煤機(jī)空牽時(shí)自下而上追機(jī)推移運(yùn)輸機(jī)。

（3）運(yùn)輸機(jī)頭與機(jī)道轉(zhuǎn)載機(jī)搭接要合理，高度合適，防止運(yùn)輸機(jī)帶煤粉，增大負(fù)荷，造成運(yùn)輸機(jī)下滑。

2.3支架防滑防倒

（1）控制好運(yùn)輸機(jī)，防止運(yùn)輸機(jī)下滑帶動(dòng)支架下滑。

（2）堅(jiān)持由上向下移架，即采機(jī)下行割煤時(shí)采機(jī)過后由上向下追機(jī)移架，減少空頂時(shí)間。

（3）工作面運(yùn)輸機(jī)與煤壁一齊，支架與運(yùn)輸機(jī)連接應(yīng)垂直或支架尾梁下擺與運(yùn)輸機(jī)成75°～90°角，推溜時(shí)使運(yùn)輸機(jī)上移，拉架時(shí)使支架有一個(gè)向上的拉力，防止支架下滑。

（4）工作面最下端3組支架連在一起，防止支架下滑。

（5）工作面最下方3組支架移架順序?yàn)?31，即先過第2組，待第2組支架移過升緊后，再拉第3組支架，最后過第1組支架。過第1組支架時(shí)，使用防滑千斤頂進(jìn)行調(diào)整第1組支架的位置，防止支架傾倒、下滑。

（6）拉過的支架要平行接頂，升緊支架，達(dá)到最大初撐力，使之對(duì)頂板有效支撐。

3結(jié)束語(yǔ)

大傾角綜采工作面設(shè)計(jì)在充分考慮工作面配套設(shè)備造型的同時(shí)，還要針對(duì)不同的支架和輸送機(jī)特性設(shè)置相應(yīng)的調(diào)整支架與輸送機(jī)相對(duì)方向的技術(shù)措施。對(duì)液壓支架和運(yùn)輸機(jī)必須加強(qiáng)科學(xué)管理，制定嚴(yán)格的管理措施，防止支架和運(yùn)輸機(jī)下滑及支架失穩(wěn)，促進(jìn)大傾角綜采工作面安全生產(chǎn)，高產(chǎn)高效。

參考文獻(xiàn)：

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