綜放面刮板運(yùn)輸機(jī)“上竄下滑”機(jī)理分析與控制

胡 沛，趙 武，李 森，王海川

(陜西彬長(zhǎng)胡家河礦業(yè)有限公司 綜采隊(duì)，陜西 咸陽(yáng) 713600)

0 引言

刮板輸送機(jī)，俗稱“溜子”，是采煤工作面中承載煤機(jī)、連接工作面與轉(zhuǎn)載機(jī)的重要設(shè)備，在采煤工作面安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。而“上竄下滑”是溜子經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，這種問(wèn)題輕則影響工作面安全生產(chǎn)，重則造成安全事故。因此，解決溜子“上竄下滑”問(wèn)題一直是不同地質(zhì)條件下采煤工作的重中之重。本文以胡家河煤礦綜放工作面為背景，分析特定條件下溜子“上竄下滑”機(jī)理，并探討其動(dòng)態(tài)控制方法。

1 采煤面條件及溜子“上竄下滑”的危害

1.1 采煤工作面條件

胡家河煤礦401105工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 730 m，可采長(zhǎng)度1 550 m，傾向180 m，煤層平均厚度22 m，上分層可采煤層厚度平均為16.5 m。兩順槽落差最大16 m，最小11 m，平均13.5 m，機(jī)頭低，機(jī)尾高。工作面設(shè)備采用MG500/1330-WD型采煤機(jī)，前部溜子采用SGZ-1000/2×855型刮板輸送機(jī)，后部溜子采用SGZ-1200/2×855型刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤，工作面支護(hù)選用ZF-13000/21/40型低位放頂煤液壓支架，端頭支護(hù)采用ZTZ19910/25/38端頭液壓支架，運(yùn)輸巷采用ZTC29870/25/38A型超前液壓支架、回風(fēng)巷采用ZTC39830/25/38B型超前液壓支架。

1.2 溜子“上竄下滑”的危害

影響工作面煤炭運(yùn)輸能力：溜子“上竄下滑”最直接的危害就是造成溜子與轉(zhuǎn)載機(jī)的搭接困難，造成煤炭運(yùn)輸障礙。搭接失衡還會(huì)造成溜子拉回煤，設(shè)備磨損加大甚至過(guò)載停機(jī)，嚴(yán)重時(shí)造成整個(gè)工作面生產(chǎn)系統(tǒng)癱瘓。

影響工作面工程質(zhì)量：溜子出現(xiàn)“上竄下滑”時(shí)，最簡(jiǎn)單的辦法是在工作面生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施“擺采”，即在機(jī)頭或機(jī)尾加刀及配合單向推溜。但是頻繁加刀會(huì)造成工作面煤壁不直、支架向機(jī)頭或者機(jī)尾傾斜，架間距加大，影響整個(gè)工作面的工程質(zhì)量。

影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)：溜子出現(xiàn)“上竄下滑”后，一方面造成煤炭運(yùn)到機(jī)頭后無(wú)卸煤空間，煤流進(jìn)入溜子底槽循環(huán)，增加了其運(yùn)行阻力，極易造成設(shè)備發(fā)熱或斷底鏈。另一方面當(dāng)液壓支架推移桿與溜子聯(lián)接十字頭形成夾角，在頻繁推移過(guò)程中造成十字頭折斷。

影響工作面安全管理：溜子出現(xiàn)“上竄下滑”之后，機(jī)頭或機(jī)尾的過(guò)渡架不能正常支護(hù)頂板，機(jī)頭或機(jī)尾的過(guò)渡架與兩順超前架或端頭架之間的架間距增大，造成該段頂板支護(hù)失效，容易釀成頂板事故。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成工作面采煤機(jī)運(yùn)行受阻，機(jī)頭或者機(jī)尾無(wú)法正常割透，煤炭堵塞兩端頭直接造成工作面安全出口不暢，給安全管理增加了難度。

2 溜子“上竄下滑”的形成機(jī)理

2.1 溜子“上竄下滑”的力學(xué)機(jī)理

圖1 溜子、采煤機(jī)及煤炭自重產(chǎn)生的受力示意圖

支架推力的影響：如果支架推移桿與溜子不垂直，夾角<90°，在推溜過(guò)程中，推移桿便會(huì)對(duì)溜子產(chǎn)生向上或向下的分力。即使推移桿與溜子垂直，在煤炭運(yùn)輸過(guò)程中，由于串流的沖擊作用，向煤炭運(yùn)輸方向移動(dòng)，此時(shí)可將支架沿輸送帶的方向運(yùn)動(dòng)，從而使串流的沖擊作用得以平衡。支架推移桿對(duì)溜子的推力示意圖如圖2所示。

圖2 推移桿對(duì)溜子的受力示意圖

采煤機(jī)牽引力的影響：采煤機(jī)在割煤時(shí)的牽引力，其方向與煤機(jī)行走方向一致，采煤機(jī)牽引部對(duì)溜子便會(huì)產(chǎn)生相反方向的作用力。這個(gè)分力也對(duì)溜子“上竄下滑”有著較大影響。

2.2 操作管理因素

拉架和推溜操作不規(guī)范：在采煤工作面生產(chǎn)管理過(guò)程中，如果拉架和推溜不按規(guī)定操作，不及時(shí)掌握支架與溜子的運(yùn)行規(guī)律，也是導(dǎo)致溜子在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生“上竄下滑”的原因之一。如在拉架及推溜過(guò)程中，支架推移桿與溜子的角度不合理，使溜子受到的拉力、推力與摩擦力不平衡。

采煤機(jī)速度過(guò)高：采煤煤機(jī)割煤時(shí)，采煤機(jī)速度過(guò)高，使得溜子超負(fù)荷運(yùn)行，其上鏈?zhǔn)芰h(yuǎn)大于下鏈，這個(gè)受力差會(huì)導(dǎo)致溜子向下的滑動(dòng)力加大，造成溜子下移。

操作順序不合適：在回采過(guò)程中，采煤機(jī)割煤方式、拉架及推溜順序，也會(huì)造成溜子在傾斜工作面上發(fā)生“上竄下滑”。

3 胡家河煤礦溜子“上竄下滑”控制方法

3.1 溜子“上竄下滑”的判斷方法

胡家河煤礦在工作面兩順槽中線位置拉一條直線，依據(jù)中線到溜子機(jī)頭(尾)鏈輪的距離來(lái)判斷溜子是否出現(xiàn)“上竄下滑”。每割一刀煤，由當(dāng)班驗(yàn)收員測(cè)量中線到溜子機(jī)頭鏈輪的距離。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，制定下一刀煤相應(yīng)的調(diào)整措施。同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板至煤柱的距離、鏈輪中心至轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板之間的距離、溜子機(jī)尾鏈輪中心至巷道中線的距離3個(gè)參數(shù)作為參考，共同作為判斷溜子“上竄下滑”的技術(shù)參數(shù)。巷道中線到溜子鏈輪的距離在一定范圍(500～800 mm)內(nèi)波動(dòng)，是溜子上竄下滑最明顯的體現(xiàn)；鏈輪中心距在一定的范圍內(nèi)(1.2～1.4 m)波動(dòng)，才能保證溜子不拉回煤；轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板至煤柱的寬度在一定的范圍內(nèi)(0.8～1.2 m)波動(dòng)，能夠保證安全出口人行寬度不低于0.8 m，溜子機(jī)尾至巷道中線的距離在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，能夠保證機(jī)尾能夠割透，且人行寬度符合要求。巷道中線法控制溜子“上竄下滑”示意圖如圖3所示。

1-巷道中線至機(jī)頭鏈輪中心的距離；2-鏈輪中心至轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板之間的距離；3-轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板至煤體的距離；4-機(jī)尾鏈輪中心至巷道中線之間的距離圖3 巷道中線法控制溜子“上竄下滑”示意圖

3.2 控制方法

偽斜開(kāi)采法：支架推移桿與溜子垂直是生產(chǎn)管理的理想狀態(tài)，所以在生產(chǎn)期間，需根據(jù)工作面傾角的變化及時(shí)調(diào)整支架推移桿與溜子之間的角度。當(dāng)支架的推移桿向支架底座下側(cè)靠攏時(shí)，說(shuō)明溜子有下滑的趨勢(shì)，則要采取在機(jī)頭加刀，將工作面調(diào)整成偽斜開(kāi)采的方式。反之，當(dāng)支架的推移桿向支架底座上側(cè)靠攏時(shí)，說(shuō)明溜子有上竄的趨勢(shì)，則要采取在機(jī)尾加刀的偽傾斜開(kāi)采方式。

單向推溜控制法：當(dāng)溜子有“上竄”趨勢(shì)時(shí)，推移溜子時(shí)應(yīng)從機(jī)尾向機(jī)頭單向推溜，以達(dá)到下移溜子的目的。當(dāng)溜子有“下滑”趨勢(shì)時(shí)，處理方式類似，從機(jī)頭向機(jī)尾單向推溜即可。特別注意的是，單向推溜時(shí)，為避免溜子不會(huì)在瞬時(shí)作用力過(guò)大的情況之下出現(xiàn)提前“上竄下滑”，可在溜子機(jī)頭依推移動(dòng)力而形成單向彎曲的情況下對(duì)機(jī)頭(尾)進(jìn)行錨固處理。例如，沿工作面一定距離在溜子前段與支架上方位置設(shè)置專門(mén)的防滑油缸，在機(jī)頭錨固與防溜油缸裝置的共同作用下，提前控制溜子運(yùn)動(dòng)。

單向割煤控制法：當(dāng)發(fā)現(xiàn)溜子有“上竄”趨勢(shì)時(shí)，可采用單向割煤的方式，即采煤機(jī)由機(jī)頭至機(jī)尾進(jìn)行割煤，割至機(jī)尾時(shí)空刀返回，以使采煤機(jī)對(duì)于溜子的反作用力能夠沿工作面向下移動(dòng)，從而克服因自重給溜子帶來(lái)的作用分力，達(dá)到控制溜子“上竄”的目的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溜子有“下滑”趨勢(shì)時(shí)，采取類似從機(jī)尾向機(jī)頭割煤，然后空刀返回。

調(diào)整支架形態(tài)控制法：一般在生產(chǎn)過(guò)程中，溜子一旦出現(xiàn)“上竄下滑”時(shí)，首先選擇調(diào)整支架與溜子的位置，改變支架推移油缸與溜子的夾角。調(diào)整支架時(shí)可選擇利用液壓支架側(cè)護(hù)板和單體輔助調(diào)整支架狀態(tài)兩種方式。利用側(cè)護(hù)板之間的相互作用力，將支架適當(dāng)進(jìn)行向上或向下調(diào)節(jié)。用單體調(diào)架是將單體支撐在需要調(diào)斜的支架的底座或尾梁上，進(jìn)行向上或者向下調(diào)整，從而使支架推移桿與溜子的角度改變，推溜時(shí)由此產(chǎn)生的分力，可達(dá)到控制溜子的作用。在利用單體輔助調(diào)架的過(guò)程中，可采用遠(yuǎn)距離供液，給單體上加放倒繩，以免單體誤動(dòng)作傷人。

4 結(jié)論

(1)造成工作面溜子“上竄下滑”的原因歸根結(jié)底是溜子受力不平衡所致，因此在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格按照采煤工藝組織生產(chǎn)，尤其對(duì)采煤機(jī)割煤方式、拉架及推溜順序等因素要重點(diǎn)掌控，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

(2)采用巷道中線控制法能夠及時(shí)掌握溜子“上竄下滑”的趨勢(shì)，以便及時(shí)采取相應(yīng)的控制和調(diào)整措施。

(3)控制溜子“上竄下滑”的措施主要有機(jī)頭機(jī)尾加刀法、單向推溜法、單向割煤法和調(diào)整支架法等，在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)根據(jù)溜子“上竄下滑”的嚴(yán)重程度及時(shí)選擇適當(dāng)?shù)姆椒?。一般情況下，調(diào)整支架形態(tài)法的效果比較明顯，但程度不好把握，需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)判斷處理。