2-2-501 綜采工作面調(diào)斜技術(shù)及應(yīng)用

趙俊杰

（山西汾河焦煤股份有限公司三交河煤礦，山西 洪洞 041600）

三交河煤礦2-2-501 綜采工作面兩巷落差13.5～37.3 m，回采期間，受工作面地質(zhì)條件、人員操作等因素的影響，造成工作面支架、刮板輸送機(jī)上竄下滑，嚴(yán)重時(shí)造成兩巷端頭安全出口不足0.8 m，甚至端頭支架緊靠煤幫，生產(chǎn)效率降低。本文以2-2-501 綜采工作面為例，采用相關(guān)技術(shù)及工藝，有效解決了支架及刮板輸送機(jī)上竄下滑問(wèn)題。

1 概況

2-2-501 工作面順槽長(zhǎng)度1240 m，切巷長(zhǎng)度160 m，副巷高于正巷13.5～37.3 m，工作面坡度4.8°～13.1°，煤層平均厚度1.9 m，循環(huán)進(jìn)度600 mm。受地質(zhì)條件限制，末采位置時(shí)切巷自然坡度為13.1°，工作面停采位置時(shí)切巷自然坡度為13.2°。工作面設(shè)計(jì)偽斜為4.4°，即正巷超前副巷12 m。實(shí)際當(dāng)工作面距末采位置剩余15 m 時(shí)，正巷超前副巷22 m，刮板輸送機(jī)及支架不下滑。

2 上竄下滑原因分析

2.1 上竄下滑原因

（1）受地質(zhì)條件限制，兩巷坡度較大時(shí)，刮板輸送機(jī)受自身重力影響，產(chǎn)生下滑趨勢(shì)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析斜面上物體的受力情況，如圖1 所示。

F動(dòng)= Gμcosα=mgμcosα，F(xiàn)靜= Gsinα=mgsinα，

式中：F 為指向運(yùn)順的下滑分力，N；M 為刮板輸送機(jī)機(jī)身負(fù)荷（包括自重和載重），kg；α 為工作面傾角，（°）；μ 為動(dòng)摩擦因數(shù)。

圖1 斜面物受力分析

經(jīng)分析，工作面坡度越大，刮板輸送機(jī)下滑的趨勢(shì)越大。

（2）煤炭向下運(yùn)輸，采煤機(jī)向機(jī)尾割煤等綜合作用下，使刮板機(jī)產(chǎn)生下滑趨勢(shì)。

（3）刮板輸送機(jī)下滑時(shí)帶動(dòng)支架推移梁向下產(chǎn)生偏移趨勢(shì)，拉架時(shí)造成支架下滑，當(dāng)采取的調(diào)斜措施不當(dāng)，多次拉架后，使支架與刮板輸送機(jī)下滑。

（4）支架初撐力不足，支架上方頂板破碎等原因造成支架接頂不實(shí)，使支架頂梁在重力作用下向機(jī)頭側(cè)傾斜，造成支架下滑。

2.2 上竄下滑影響

（1）刮板輸送機(jī)下滑后，容易造成煤溢出轉(zhuǎn)載機(jī)擋板外，使得設(shè)備的運(yùn)行阻力增加，情況嚴(yán)重，甚至造成輸送機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，或者損壞。

（2）刮板輸送機(jī)上竄下滑后，為保證轉(zhuǎn)載機(jī)正常搭接，上端頭安全出口不足0.8 m，為確保安全出口暢通，需擴(kuò)幫，增加了回采過(guò)程中的工序和勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了勞動(dòng)效率。

（3）刮板輸送機(jī)上竄下滑可造成支架上竄下滑，造成端頭需支護(hù)的面積增大，增加了端頭工的勞動(dòng)強(qiáng)度及危險(xiǎn)性。

（4）采煤機(jī)割不透煤壁，需采用人工處理三角煤，增加了采煤工序，加大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了正規(guī)循環(huán)率。

2.3 處理上竄下滑難點(diǎn)

正常生產(chǎn)期間工作面受地質(zhì)條件的影響，切巷與正、副巷不垂直，存在一個(gè)角度，即偽斜角，偽斜角一般設(shè)計(jì)為切巷坡度（真傾角）的1/3～1/5。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，切巷坡度小于10°時(shí)工作面容易調(diào)整掌握，工作面切巷坡度大于10°時(shí)，工作面的偽斜較難掌握。偽斜是一個(gè)較復(fù)雜、技術(shù)性較強(qiáng)的關(guān)鍵值，因此，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)斜期間，坡度較大時(shí)不僅需調(diào)整偽斜角，還需采取其他工藝進(jìn)行輔助。

3 處理上竄下滑的方式

3.1 調(diào)整兩巷錯(cuò)差

工作面切巷坡度大，將工作面調(diào)成上端頭超前下端頭一定距離，是解決工作面支架與刮板輸送機(jī)下滑的有效方法。超前距離計(jì)算如下：

設(shè)將切巷調(diào)斜，使切巷與上端頭巷道垂線成α角，若刮板輸送機(jī)及支架未出現(xiàn)滑移情況，則刮板輸送機(jī)將上竄600sinα（mm）。其中，600 mm 為循環(huán)進(jìn)度。當(dāng)α=0 時(shí)，每推進(jìn)一個(gè)循環(huán)，刮板輸送機(jī)下滑36 mm。若要刮板輸送機(jī)不下滑，必須600sinα=36（α=3° 26′）。

圖2 偽斜角為α

設(shè)偽斜距離為X，則X ＝Msinα，其中M 為工作面長(zhǎng)度（160 m），故X=9.6 m。

實(shí)踐中，將2-2-501 工作面調(diào)斜采成上端頭（機(jī)頭）超前下端頭（機(jī)尾）9.6 m。

3.2 調(diào)整采煤工藝

將采煤機(jī)雙滾筒割煤變?yōu)閱螡L筒割煤，采煤機(jī)向下割煤時(shí)，移架但不頂溜；采煤機(jī)向上割煤時(shí)跑空趟，采用支架推移刮板輸送機(jī)，使刮板輸送機(jī)每循環(huán)都自下向上頂溜。

3.3 外力調(diào)溜式

為確保刮板輸送機(jī)不下滑，可借助外力，在支架推移刮板輸送機(jī)期間同時(shí)斜向上給刮板輸送機(jī)一個(gè)力，阻止其下滑。即：工作面每15 架準(zhǔn)備一根單體液壓支柱，推移刮板輸送機(jī)前，把單體柱液壓支柱放置在刮板輸送機(jī)下滑方向，尾部放置在刮板輸送機(jī)溜槽底部，頂部卡在臨近支架底座位置，推移刮板輸送機(jī)主要通過(guò)單體液壓支柱與支架同步完成。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

防止工作面溜子上竄下滑，要在工作面推進(jìn)期間調(diào)整好機(jī)頭機(jī)尾的推進(jìn)次數(shù)，如果工作面?zhèn)涡苯钦{(diào)大了，會(huì)造成刮板輸送機(jī)上竄，反之則下滑。因此，主要需要做如下工作。

（1）將工作面在垂直方向調(diào)斜，即上端頭超前下端頭一定距離，控制支架不下滑。

（2）自下而上推溜。

（3）控制好支架推移桿，確保支架推移桿不向下偏。

（4）機(jī)頭打戧柱，固定機(jī)頭，減少或防止機(jī)頭下滑。為保證刮板輸送機(jī)不上竄下滑，需采取以下措施：

① 工作面坡度小于5°時(shí)采取的調(diào)斜措施。當(dāng)工作面兩巷落差在13.5～14 m 之間時(shí)，切巷坡度在4.8°～5°范圍內(nèi)，工作面采用調(diào)整偽斜角來(lái)確保刮板輸送機(jī)不下滑。根據(jù)公式計(jì)算偽斜角為1.67°，正巷超前副巷4.7 m 時(shí)可確保刮板輸送機(jī)不上竄下滑。

② 當(dāng)工作面坡度大于5°、小于10°時(shí)采取的調(diào)斜措施。當(dāng)工作面兩巷落差在14～28 m 之間時(shí)，切巷坡度在5°～10°范圍內(nèi)，采用兩種方式對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜：a.采用調(diào)整偽斜角將正巷調(diào)整超前副巷4.7～9.3 m；b.采用割上下刀的方式即機(jī)組從副巷進(jìn)刀割上刀煤（下刀煤盡量留浮煤）不拉架及時(shí)打出前伸縮梁支護(hù)頂板，待割透機(jī)頭后，向機(jī)尾方向割下刀煤（清浮煤）拉架、推溜方式進(jìn)行生產(chǎn)，可確保刮板輸送機(jī)不上竄下滑。

③ 當(dāng)工作面坡度大于10°、小于11.2°時(shí)采取的調(diào)斜措施。當(dāng)工作面兩巷落差在28～34 m 之間時(shí)，切巷坡度在10°～11.2°范圍內(nèi)，采用四種方式對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜：a.采用調(diào)整偽斜角將正巷調(diào)整超前副巷至少9.3～10.5 m；b.機(jī)頭打戧柱將機(jī)頭固定牢固，減少機(jī)頭下滑；c.采用割上下刀的方式即機(jī)組從副巷進(jìn)刀割上刀煤（下刀煤盡量留浮煤）不拉架及時(shí)打出前伸縮梁支護(hù)頂板，待割透機(jī)頭后，向機(jī)尾方向割下刀煤（清浮煤）拉架；d.采用多拉機(jī)頭少拉機(jī)尾，即拉一次機(jī)尾、兩次機(jī)頭，或兩次機(jī)尾、三次機(jī)頭可確保刮板輸送機(jī)不下滑。

④ 工作面坡度大于11.2°時(shí)采取的調(diào)斜措施。當(dāng)工作面兩巷落差在34 m 時(shí)，工作面正巷距末采線剩余18.4 m，副巷距末采線剩余43.4 m，正巷超前副巷15 m。末采時(shí)兩巷落差為37.3 m，切巷坡度為13.1°，工作面末采線為副巷超前正巷10 m。如果正副巷均推至末采線必須在正巷推進(jìn)18.4 m 期間將副巷推進(jìn)43.4 m，即正巷拉一次機(jī)頭副巷最少拉2.5 次機(jī)尾，在正常推進(jìn)期間還必須確保刮板輸送機(jī)不下滑。在以上特殊情況下，采用三種方式對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜：a.采用割上下刀的方式即機(jī)組從副巷進(jìn)刀割上刀煤（下刀煤盡量留浮煤）不拉架及時(shí)打出前伸縮梁支護(hù)頂板，待割透機(jī)頭后，向機(jī)尾方向割下刀煤（清浮煤）拉架、推溜方式進(jìn)行生產(chǎn)；b.機(jī)頭打戧柱將機(jī)頭固定牢固，減少機(jī)頭下滑；c.采用單體柱配合支架推移刮板輸送機(jī)，工作面每15 架準(zhǔn)備一根單體液壓支柱，推移刮板輸送機(jī)前把單體柱液壓支柱放置在刮板輸送機(jī)下滑方向，尾部放置在刮板輸送機(jī)溜槽底部，頂部卡在臨近支架底座位置，單體柱相對(duì)支架成30o夾角向機(jī)尾方向給力，推溜期間單體柱起主要作用，支架頂溜器輔助可有效減少刮板輸送機(jī)下滑量。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)綜采工作面刮板輸送機(jī)及支架上竄下滑的原因進(jìn)行剖析，得出了兩巷落差造成坡度是主要原因。

（2）提出了采取調(diào)整偽斜角、自下而上推溜等方法控制上竄下滑，并在現(xiàn)場(chǎng)采取了4 種措施，有效避免了刮板輸送機(jī)上竄下滑，保證了正常生產(chǎn)。

（3）2-2-501 綜采工作面調(diào)斜技術(shù)及應(yīng)用成功解決了該工作面上竄下滑的問(wèn)題，為同類(lèi)型工作面的調(diào)斜技術(shù)提供了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。