煤礦大傾角綜采工作面的防倒滑技術(shù)研究

鄧文峰

（霍州煤電集團汾源煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 034000）

1 支架下滑問題

隨著綜采技術(shù)的日益發(fā)展，大傾角作業(yè)面中出現(xiàn)的支架下滑問題逐漸成為其最難解決的一個問題。由于地質(zhì)條件存在較強的特殊性，在作業(yè)面中支架受到上覆巖層的影響，重力會隨著法向及切向而產(chǎn)生一種相關(guān)的分量，并且將會隨著傾角的不斷變化而變化。支架在切向所產(chǎn)生的分量會隨著傾角的擴大而不斷增加，但是在法向方向上產(chǎn)生的分量會逐漸降低，從而導(dǎo)致支護系統(tǒng)所受到的有效載荷持續(xù)降低，導(dǎo)致外荷載不斷增加，使工作面安裝的支架出現(xiàn)了嚴(yán)重的下滑、傾倒等問題；同時煤層出現(xiàn)的傾角將會不斷增大，頂?shù)装逅a(chǎn)生的移近量也不斷降低，上覆巖層所形成的重力也會隨著層面所形成的法向力而逐漸減少，下滑力也持續(xù)提升，從而導(dǎo)致支架在側(cè)向所形成的載荷不斷增加。為此，應(yīng)當(dāng)在支架上方安裝科學(xué)的防倒滑裝置，確保液壓支架具有靜態(tài)防倒滑性能[1]。

2 防倒防滑措施

2.1 刮板輸送機的防滑

刮板輸送機在綜采作業(yè)面工作時所產(chǎn)生的下滑問題常常會導(dǎo)致支架不斷下滑，同時也將導(dǎo)致其機頭與轉(zhuǎn)載機的機尾無法進(jìn)行有效對接，使煤體聚集在作業(yè)面的端頭處，導(dǎo)致機頭無法正常運行。為了有效避免刮板輸送機下滑，除了對下運超前量進(jìn)行有效控制之外，還需要采取下列幾點措施：

1）安裝防滑千斤頂。圖1所示為具體的安裝方式，每間隔10 m就需要在其支架的底座設(shè)置一個刮板輸送機的機槽，在千斤頂?shù)囊粋?cè)則需要利用鏈條4來將其固定于刮板輸送機2的機槽上，另一端則需要在支架底座1上面來進(jìn)行固定。鏈條所設(shè)置的長度必須要確保合理的松緊性，促使在回收的時候可以將兩端都繃緊。在將輸送機進(jìn)行向前移動的時候，千斤頂需維持有效的拉緊狀態(tài)，但是由于推移過程存在較大的拉力，依舊導(dǎo)致輸送機繼續(xù)向前移動，但是不會產(chǎn)生下滑問題，在移動支架之后依舊保持拉緊狀態(tài)。在使用防滑設(shè)備的時候，將鏈條進(jìn)行繃緊之前，必須要保證所有人員全部撤離，避免因刮鏈、斷鏈而損害到人員的安全。從實際的操作過程來講，防滑千斤頂僅僅發(fā)揮了輔助效果，在某種程度上可極大避免輸送機產(chǎn)生下滑的問題。在回采的過程中，輸送機常常會產(chǎn)生一定的上竄下滑的問題，這就是由于沒有安裝防滑千斤頂，或者千斤頂失去效果的原因[2]。

圖1 輸送機防滑千斤頂?shù)陌惭b

2）輸送機的機頭應(yīng)當(dāng)高出轉(zhuǎn)載機機尾一定的距離，避免煤石、矸石等進(jìn)入到底槽內(nèi)，降低底鏈運行過程中的阻力。

3）嚴(yán)格控制刮板輸送機的移設(shè)順序。當(dāng)下滑問題過于嚴(yán)重的時候，其所需的輸送機主要有兩類，分別為雙向截割、單向位移或者單向截割、下-上位移。

4）借助單體液壓支架對機頭進(jìn)行相關(guān)的固定，在進(jìn)行推移的時候，首先需要固定操作機頭，之后在底座下端安裝一個單體支柱，然后再繼續(xù)進(jìn)行推移工作[3]。

5）在將輸送機進(jìn)行移動的時候，其機頭上安裝的防滑及固定設(shè)備不能同時撤除，在移完之后需要及時錨固。

2.2 液壓支架防倒防滑

當(dāng)煤層傾角不斷擴大的時候，液壓支架具備的穩(wěn)定性會受到影響，表現(xiàn)在：

1）當(dāng)支架隨著煤層在傾向上所產(chǎn)生的分力大于底板與底座之間產(chǎn)生的摩擦力時會向下移動。

2）當(dāng)作業(yè)面中存在的局部地段產(chǎn)生較大的傾角時，液壓支架所具備的重力作用線將會高于底座所處的邊界，此時就會產(chǎn)生傾斜；還有一部分支架的頂端由于受到相應(yīng)的力的影響而產(chǎn)生了一種力矩，從而導(dǎo)致支架出現(xiàn)了傾斜的問題。

3）采空區(qū)及頂板上巖石發(fā)生移動的方向逐漸與頂?shù)装宕嬖诘姆ň€形成偏離，在發(fā)生冒落的時候，在作業(yè)面產(chǎn)生傾斜的方向上，其支架也會受到一個相關(guān)的力，導(dǎo)致支架發(fā)生了傾斜問題。支架前后兩側(cè)具有一定的下滑特性，導(dǎo)致其砰石子會隨著地板產(chǎn)生一種下沖的力，也會造成支架出現(xiàn)移動問題。

針對以上這些狀況，應(yīng)當(dāng)采取以下幾點措施來控制支架，避免其失去穩(wěn)定：

1）作業(yè)面需要維持最佳的調(diào)斜，并對下運的超前量進(jìn)行有效的控制，對視傾角進(jìn)行合理的調(diào)整，促使支架重力在煤層傾向上所產(chǎn)生的分力不超過底板與底座之間存在的摩擦力。

2）當(dāng)煤層出現(xiàn)了過大的傾角之后，在與上下平巷相互接近的部位分別設(shè)置防倒防滑設(shè)備，其安裝形式見圖2，防倒防滑千斤頂2的一端經(jīng)過鏈條5而在支架上面形成回轉(zhuǎn)，并在千斤頂1上方進(jìn)行一圈的繞組，之后再使用專門生產(chǎn)的部件4來進(jìn)行固定，另一端則是利用鏈條5和底座3與6形成連接。

3）為了使工作面的支架與頂板產(chǎn)生一個良好的接頂，或者在對支架進(jìn)行移動之后，確保支架保持支撐力的狀態(tài)，與頂?shù)装逯g因不具備較大的摩擦力而持續(xù)產(chǎn)生下滑問題，應(yīng)當(dāng)采取間隔移架的方法，并確保支架可以成為一個合理的迎山角，從而在頂板出現(xiàn)沉降之后消除所形成的水平位移量。需采取有效的支護措施來維護工作面下端頭的支架。在第一組支架機頭的一段設(shè)置一個3 m的托梁，一梁三柱，與支架進(jìn)行密切的連接，不能出現(xiàn)前竄，極大增強了排頭支架所具有的穩(wěn)定性。放頂煤作業(yè)面中機頭上所安裝的十組支架無法開展放頂煤的活動，避免頂板與支架之間不能形成較好的接頂，采空區(qū)存在的滾動矸石將會從支架的頂部、尾端及側(cè)面對支架產(chǎn)生沖擊。

圖2 支架防倒防滑裝置

3 刮板輸送機的運行方向控制

為了使其可以滿足地質(zhì)條件所產(chǎn)生的變化，在作業(yè)面需要開展大小面的對接，有些時候還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)斜轉(zhuǎn)彎，這就要求輸送機嚴(yán)格遵照其所要求的方向來進(jìn)行移動。

3.1 工作面大小面對接防滑防倒實例

某煤礦在215工作面上方的出口產(chǎn)生了水煤泥潰出的問題，里作業(yè)面中機尾一端所安裝的三個支架無法向前移動，當(dāng)這一作業(yè)面在開展大小面對接時，現(xiàn)有的支架無法實現(xiàn)生產(chǎn)的需求。因此，在采面進(jìn)行到對接面的時候，首先需要經(jīng)過偽斜回采來將支架和刮板輸送機的中部槽進(jìn)行上調(diào)，當(dāng)機頭產(chǎn)生2 m的小面時，再利用加機尾的形式來降低對接的空間寬度，當(dāng)里作業(yè)面與對接部位之間距離為7～10m的時候可以開展正常的推采，同時對于里作業(yè)面中安裝的支架，還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通過這種方法可以確保機尾擋煤板與外部小面最下端的支架腳恰好可以擦肩而過，對接空間也只有200～300 mm的寬度，從而確保該工作面的大小面可以順利對接。

3.2 工作面調(diào)斜轉(zhuǎn)彎防滑防倒

該環(huán)節(jié)必須要遵照以下幾點原則：

1）作業(yè)面的兩端都必須配置一個前移量，同時也不能過于著急，應(yīng)當(dāng)將調(diào)斜角進(jìn)行有效劃分，使其成為多個小角，每次操作都必須通過割通刀進(jìn)行。

2）對兩巷的進(jìn)尺進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并做好標(biāo)記。

3）在對轉(zhuǎn)彎進(jìn)行調(diào)斜的時候，為了避免輸送機產(chǎn)生躥跳問題，應(yīng)當(dāng)對存在于機頭與機尾之間的頂中部槽進(jìn)行有效的控制。

4）必須對支架進(jìn)行有效的調(diào)整，這一操作應(yīng)當(dāng)基于側(cè)護板來進(jìn)行，同時需要運用防滑千斤頂，在某些狀況下還需要借助水壓來對支架進(jìn)行調(diào)整。

5）在完成一組通刀之后需要對作業(yè)面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并且要確保煤壁保持割齊狀態(tài)，作業(yè)面上所安裝的支架將會成為一個直線，可以為下一個轉(zhuǎn)角打好基礎(chǔ)。

6）在進(jìn)入到下一個調(diào)斜之前必須要對上一次調(diào)斜循環(huán)完成之后的支架進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)。

7）對轉(zhuǎn)彎工作進(jìn)行調(diào)斜的時候，為了使作業(yè)面上安裝的支架與其他相鄰近支架之間不具有明顯的錯位，并且與頂板及底板互為垂直，不會出現(xiàn)傾倒問題，作業(yè)面應(yīng)當(dāng)開展科學(xué)有效的放煤，禁止放煤過度。

3.3 刮板輸送機的控制

最恰當(dāng)?shù)姆椒ň褪鞘孪炔扇〈胧?。在輸送機出現(xiàn)下滑之后，再采取措施就無法取得較理想的效果了，此時就無法利用設(shè)置機頭的手段來將輸送機移動上去。由于輸送機的運行存在較強的滯后性，尤其是正處于下滑狀態(tài)的時候，是無法運用這種方法來取得所需效果的，甚至還會因為沒有控制好加機頭而出現(xiàn)移動的失誤。最恰當(dāng)?shù)目刂品椒ň褪窃诠伟遢斔蜋C不斷下滑的時候，依據(jù)兩個巷道之間存在落差的1/2和下運超前量之間的差值來對加刀的情況進(jìn)行控制。同時對架向進(jìn)行一定的調(diào)整，促使輸送機不斷發(fā)生移動，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的部位，最終到輸送機停止下滑，或者刮板輸送機處于下滑狀態(tài)，但是加刀量已基本合適的時候，應(yīng)及時停止。此外，還需要強化工作面的監(jiān)管工作。

4 結(jié)語

1）工作面刮板輸送機所具有的防滑性能，一般都是通過配置防滑千斤頂?shù)氖侄蝸韺崿F(xiàn)，并且其機頭要稍微超出轉(zhuǎn)載機的機尾高度。當(dāng)其下滑問題過于嚴(yán)重的時候，可采取的刮板輸送機應(yīng)當(dāng)為雙向截割、單向移動類的；或者單向截割、下—上移動類，在移動結(jié)束之后應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行有效的固定。

2）作業(yè)面上針對液壓支架所安裝的防滑防倒設(shè)備可以通過適當(dāng)調(diào)整作業(yè)面、降低視傾角及有效控制下運超前量的方法。

3）工作面所開展的監(jiān)管工作應(yīng)當(dāng)貫穿于整個生產(chǎn)流程，并且不能存有僥幸心理，在發(fā)生問題的時候也不能急于求成，明確原因之后采取有效的措施。