大傾角俯采高架綜采設(shè)備配套及回采工藝研究

牛晉軍

(晉城藍(lán)焰煤業(yè)股份有限公司成莊礦，山西 晉城 048002)

同煤集團(tuán)北辛窯礦在110203大傾角俯采工作面采用英國AFC輸送機(jī)，同時(shí)選擇較合適的綜采設(shè)備與之配套，回采過程中調(diào)整回采工藝，對(duì)關(guān)鍵性技術(shù)措施進(jìn)行控制管理。通過110203大傾角俯采面的成功回采，北辛窯礦在綜采設(shè)備配套及現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)上有了較大的提高。

1 工作面概況

110203綜采工作面位于北辛窯礦井北翼二采區(qū)2218工作面的下方，跨過北二大巷及2400軌道上山。采面傾斜長142 m，走向長1 140 m，可采儲(chǔ)量927 400 t。工作面布置方向與煤層走向斜交上、下巷上山，平均坡度10°，局部最大處達(dá)22°，切眼到外邊眼垂直高差218 m。該工作面是北辛窯礦俯采角度最大的工作面。工作面設(shè)備配備見表1。

表1 工作面設(shè)備配備表

2 工作面生產(chǎn)情況

110203綜采工作面初采期間，由于MXA-300/4.5型采煤機(jī)導(dǎo)向靴與AFC刮板輸送機(jī)牽引鏈道不配套，在井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了多次改造。該面首次使用端頭、端尾支架，在與機(jī)頭、機(jī)尾電機(jī)配合上(由于刮板輸送機(jī)電機(jī)均為垂直布置)經(jīng)常出現(xiàn)間隙不合適的情況。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)進(jìn)行了確定，并在現(xiàn)場(chǎng)管理方面進(jìn)行了規(guī)定。刮板輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)與端尾支架間隙為100 mm；機(jī)頭電機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)間距為200 mm；轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板距下巷上幫不少于800 mm等。在回采過程中，個(gè)別地段俯采角度大，機(jī)組臥底量掌握不好時(shí)出現(xiàn)過支架壓死或采煤機(jī)無法起頂?shù)陡蠲旱那闆r[1-3]。110203綜采面平均月產(chǎn)187 631 t，最高月產(chǎn)261 821 t，創(chuàng)出了厚煤層一次采全高的佳績。

3 回采工藝調(diào)整

工作面機(jī)組割煤仍采用端頭割三角煤斜切進(jìn)刀方式。刮板輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)為垂直布置，在頂刮板輸送機(jī)時(shí)要求先頂機(jī)尾再頂下部刮板輸送機(jī)，保證刮板輸送機(jī)電機(jī)與支架有合適的間隙。在端頭支架的操作上，要求拉架時(shí)必須使用單體支柱輔助移架，防止扎底。將工作面支架分為3個(gè)段號(hào)，分段包機(jī)，段內(nèi)追機(jī)。保證了移架時(shí)調(diào)架的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了順序追機(jī)移架的要求。

4 大傾角俯采工藝研究

4.1 控制采煤機(jī)臥底量

按平均俯采角度10°計(jì)算，每割一刀煤，頂板下降量為H=sin10°×600=104.2 mm。當(dāng)局部俯采角度增大時(shí)，其頂板下降量也隨之增大。為避免因頂板下降采高降低和防止支架壓死，采取以下措施：1) 始終使刮板輸送機(jī)保持規(guī)定范圍的下扎角度，根據(jù)反復(fù)摸索的經(jīng)驗(yàn)，將刮板輸送機(jī)下扎角度控制在6°～8°，這樣自然就抵消了一部分[10°-(6°～8°)]頂板下降量；2) 使采煤機(jī)下滾筒保持一定的臥底量。根據(jù)計(jì)算，要使采高穩(wěn)定，采煤機(jī)臥底量H2=sin(2°～4°)×600=21 mm～41.8 mm。

控制臥底量的方法：在每一階段(俯采角度相對(duì)穩(wěn)定段)由技術(shù)人員計(jì)算出機(jī)組臥底量，將臥底范圍值標(biāo)定在采煤機(jī)上、下?lián)u臂上。采煤機(jī)司機(jī)在規(guī)定范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)掌握底刀，達(dá)到穩(wěn)定控制采高的目的。

4.2 刮板輸送機(jī)機(jī)頭超前距的控制

一般工作面防止刮板輸送機(jī)下滑的主要措施為：工作面刮板輸送機(jī)布置時(shí)機(jī)頭都超前機(jī)尾8 m～10 m。大傾角俯采工作面不同，110203工作面機(jī)頭使用的是刮板、轉(zhuǎn)一體側(cè)卸裝置。由于有推移千斤頂推力F，其產(chǎn)生的分力F1=F×cosa，F(xiàn)2=F×sina，以及由此產(chǎn)生的向上摩擦力f1=F×cosa×u和f1=(F×sina+G)cosa×u，這兩個(gè)分力在一定程度上克服了部分刮板輸送機(jī)自重形成的下滑力，加上刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)為一體布置，穩(wěn)定性較好。另外，對(duì)于大傾角俯采綜采面，機(jī)頭超前量越大，支架尾部的下擺角就越大，則采面就越不易管理[4]。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取支架尾部下擺角a=3°，支架與刮板輸送機(jī)的夾角β=2°，則δ=a-β=1°，于是機(jī)頭超前量M=L×sinδ=142×sin1°=2.5 m?？紤]其他因素的影響，將機(jī)頭超前量M的波動(dòng)范圍定為2 m～5 m。

4.3 液壓支架的調(diào)整

大傾角俯采工作面液壓支架的支護(hù)狀態(tài)非常重要。掌握不好會(huì)不適應(yīng)采煤機(jī)割煤的要求，影響生產(chǎn)；嚴(yán)重的還會(huì)造成倒架冒頂。在現(xiàn)場(chǎng)操作上應(yīng)該按如下要求進(jìn)行操作：

1) 每排移架必須進(jìn)行吊架(端頭支架更是如此)。吊架的方法有3種：①使用支架頂梁、掩護(hù)梁調(diào)架千斤頂，降架時(shí)將千斤頂伸出撐死，然后降柱將支架底座吊起；②使用一、二級(jí)護(hù)幫板，降架前將前梁探出，一、二級(jí)護(hù)幫板緊逼煤壁，然后邊降架邊移動(dòng)支架；③使用單體支柱吊架。這3種方法的最終目的是使支架底座的前腳在移動(dòng)時(shí)始終處于底板浮煤上。

2) 液壓支架的拉移必須做到一步三調(diào)，將支架立柱的角度和刮板輸送機(jī)的角度之和控制在91°～96°，并且要求做到動(dòng)態(tài)測(cè)量與控制。同時(shí)，班班執(zhí)行拉線移架，保持支架的直率。

3) 端頭支架拉移時(shí)，除了必須使用單體支柱吊架外，移架的順序?yàn)?、3、1，防止第2架與第3架拉脫。端頭移架時(shí)，注意配合使用好橫拉千斤頂和后錨固千斤頂，及時(shí)調(diào)整支架的狀態(tài)。端尾支架拉移時(shí)，要使用架間底調(diào)千斤頂、頂調(diào)千斤頂調(diào)整間距，使最后2架支架立柱與機(jī)尾電機(jī)間距不小于100 mm。

4.4 防止刮板輸送機(jī)下滑的措施

1) 刮板輸送機(jī)要保持平直，出現(xiàn)局部超前或落后時(shí)要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2) 執(zhí)行班班端頭進(jìn)尺測(cè)量交接班制度。每刀煤進(jìn)尺為500 mm。動(dòng)態(tài)控制超前量。

3) 工作面出現(xiàn)下滑嚴(yán)重時(shí)，將頂刮板輸送機(jī)的方向全部改為自上而下，并使用好防滑千斤頂；或采用下行單向割煤、上行跑空刀頂刮板輸送機(jī)的方法給予解決。

5 對(duì)設(shè)備選型的建議

1) 從設(shè)備配套上看，采煤機(jī)功率明顯偏低。應(yīng)加大采煤機(jī)的功率，提高滾筒截深。建議其功率由300 kW增加為500 kW或更大；滾筒截深由625 mm改為800 mm。同時(shí)，應(yīng)提高采煤機(jī)的爬坡和對(duì)大傾角俯采的適應(yīng)能力，這樣可進(jìn)一步提高單產(chǎn)。

2) 對(duì)刮板輸送機(jī)的牽引方式最好改進(jìn)為固定齒條式，對(duì)機(jī)尾電機(jī)應(yīng)改為平行布置，能降低故障率。

3) 運(yùn)輸巷采用的是4條DSP-1080/1000膠帶，是采面進(jìn)一步提高產(chǎn)量的卡脖子環(huán)節(jié)。建議膠帶寬度從1.0 m提高到1.2 m,并安裝可靠的液壓抱閘裝置，防止下運(yùn)膠帶飛車。

4) 液壓支架的吊架方式應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)，建議在支架底座上增設(shè)專門的吊架千斤頂。