綜放工作面運輸機上竄下滑控制技術(shù)

邱曉念

(晉能控股煤業(yè)集團 塔山煤礦有限公司，山西 大同 037000)

在生產(chǎn)過程中，運輸機容易出現(xiàn)上竄下滑現(xiàn)象，對礦井安全生產(chǎn)造成嚴重影響。為了解決運輸機上竄下滑的問題，煤礦工程技術(shù)人員對運輸機的竄動進行了力學(xué)分析[1-2]，對運輸機竄動的處理方法及對智能調(diào)整運輸機竄動的處理方法進行研究[4-6]，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。但由于煤層賦存條件差異性大，工作面的設(shè)備各不相同，對上竄下滑的處理方式也各不相同，需要進一步深入研究。

1 工作面概況

塔山煤礦8303工作面采用三巷布置，分別為2303運輸巷、5303回風(fēng)巷、8303高抽巷。工作面走向長度2 780 m，傾斜長度270 m。煤層厚度5.30～18.73 m，平均厚度11.85 m，煤層傾角1～3°，平均2°。工作面在切巷處兩巷高差19 m，隨著工作面向前推進，高差逐步減少，最小高差為2 m。在實際開采過程中，運輸機經(jīng)常出現(xiàn)上竄下滑的現(xiàn)象，導(dǎo)致出煤受阻、行人不暢、設(shè)備損壞等一系列安全生產(chǎn)問題。

2 上竄下滑的影響

8303工作面運輸機出現(xiàn)上竄下滑現(xiàn)象，對安全生產(chǎn)作業(yè)造成的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 機頭搭接不合理，造成生產(chǎn)受阻。當輸送機出現(xiàn)竄動時，其與轉(zhuǎn)載機之間的搭接長度就會發(fā)生變化，機頭搭接過長，原煤在運輸時會超過轉(zhuǎn)載機的擋煤板，導(dǎo)致轉(zhuǎn)載運輸受阻。機頭搭接過短，原煤從運輸機底槽中拉回，設(shè)備運行阻力大大增加，嚴重時可能造成運輸機憋死。

2) 安全通道寬度不足，行人不暢。當運輸機出現(xiàn)竄動時，會導(dǎo)致工作面上下兩個端頭的安全出口受到影響，安全出口的暢通性受阻。

3) 支架出現(xiàn)轉(zhuǎn)向，損壞設(shè)備。運輸機上竄下滑往往牽動支架上移下滑，支架出現(xiàn)轉(zhuǎn)向，以致歪架、咬架，嚴重時支架傾斜、傾倒。在移架過程中損壞推移千斤頂、推移框架、支架連接頭、連接銷等，如圖1所示。圖1(a)中的支架連接頭位置偏向左側(cè)，在實際推移運輸機時容易損壞，圖1(b)中的支架連接頭為正常位置。

圖1 8303工作面支架推移框架偏向?qū)崍D

3 上竄下滑的控制

3.1 確定合理的偽斜長度

8303工作面2303運輸巷標高低于5303回風(fēng)巷(即頭低尾高)，因此2303巷需要超前5303巷開采。工作面超前推采距離L(偽斜長度)可根據(jù)經(jīng)驗公式(1)[7]計算。

L=L1tan(α/2)

(1)

式中：L為經(jīng)驗偽斜長度，m；L1為工作面傾向長度，m；α為工作面真傾角，°。

工作面的真傾角α隨兩個巷道的底板變化而變化，其計算見公式(2)：

α=arctan[(h1-h2)/L1]

(2)

式中：h1為5303巷底板標高，m；h2為2303巷底板標高，m。

因此，當8303工作面兩個巷道高差為5 m時，偽斜長度L為2.5 m，即2303巷超前5303巷2.5 m，根據(jù)巷道高差計算出對應(yīng)的偽斜長度見表1。

表1 巷道高差與偽斜長度對應(yīng)值

8303工作面兩個巷道之間的高差隨著推進呈動態(tài)變化，且受到生產(chǎn)工藝等其他因素的影響，單一使用偽斜開采控制上竄下滑時，仍然出現(xiàn)不同程度的上竄下滑，控制上竄下滑的準確度不高。因此，偽斜長度僅作為控制上躥下滑的一個基礎(chǔ)參考值。

3.2 上竄下滑的動態(tài)監(jiān)測

為了控制運輸機的竄動，在8303工作面?zhèn)涡遍_采的基礎(chǔ)上，對工作面竄動的指標進行動態(tài)監(jiān)測，8303工作面動態(tài)監(jiān)測的指標如下：

1) 掌握巷道地質(zhì)資料，如巷道底板等高線圖，對巷道高差進行預(yù)分析，定期對工作面推進前方的竄動趨勢進行預(yù)測。

2) 確定工作面首尾支架與巷幫的位置關(guān)系，每班測量其與巷幫尺寸的變化。

3) 每個循環(huán)推出運輸機后，觀察兩節(jié)前部運輸機槽縫隙之間在底板上留下的煤線，根據(jù)煤線的偏向判斷運輸機的竄動方向。

4) 每班測量運輸機機頭與轉(zhuǎn)載機的搭接關(guān)系，將運輸機在轉(zhuǎn)載機的落煤位置作為判斷標準。

5) 觀察支架推移框架與底座兩側(cè)的間隙寬度及推移框架與前部運輸機的連接角度，支架推移框架有偏斜的或者連接有歪斜的，根據(jù)歪斜方向判斷運輸機的竄動趨勢。

6) 每班測量運輸機機頭、機尾與巷道中線的位置變化情況。

3.3 上竄下滑控制方法

通過對上竄下滑指標的動態(tài)監(jiān)測，可以精確判斷運輸機上竄下滑的趨勢和程度。根據(jù)運輸機竄動的實際情況，8303工作面采用長刀調(diào)采法、短刀調(diào)采法、非均衡推刀法、單向推溜法、撥支架法、綜合控制技術(shù)等方法進行處理。

1) 長刀調(diào)采法。工作面運輸機竄動程度一般時，工作面運輸機機頭(或機尾)過長，以機尾(或機頭)為調(diào)斜中心進行調(diào)刀，一般按比例割煤，如兩頭一尾的方式進行調(diào)刀生產(chǎn)。長刀調(diào)采法適用于運輸機竄動較快，需要調(diào)整的情況。優(yōu)點是操作相對簡單，運輸機能夠推直保持直線；缺點是中部支架彎曲，需要采取其他的方式進行補充調(diào)直。

圖3 兩頭一尾調(diào)刀法示意

2) 短刀調(diào)采法。工作面運輸機竄動程度嚴重時，從機頭開始，采用短刀向下割煤，根據(jù)需要向前多推幾個循環(huán)，最后割通刀調(diào)整支架平直度。返刀的位置按照先遠后近的原則依次選擇在120號、90號、60號等，快速扭轉(zhuǎn)運輸機的竄動趨勢。短刀調(diào)采法適用于運輸機竄動迅速，需要急速調(diào)整的情況。其優(yōu)點是見效快；缺點是中部支架彎曲，需要采取其他的方式進行補充調(diào)直。

圖4 短刀調(diào)采法示意

3) 非均衡推刀法。非均衡推刀法是指在正常推刀的基礎(chǔ)上，減少頭部或者尾部推刀的尺寸，以達到調(diào)采的目的。如正常1個循環(huán)頭尾的進度均為0.8 m，非均衡推刀時將頭部(或尾部)的進度減少到0.4 m，這樣按照頭0.3 m、尾0.8 m的方式推刀。非均衡推刀法適用于運輸機竄動緩慢，以及在采用長刀調(diào)采法、短刀調(diào)采法之后支架直線度較差的情況下進行補充調(diào)整。

4) 單向推溜法。工作面運輸機竄動程度輕微時，采用單向推溜法，以從尾向頭推溜為例，具體做法如下：

當采煤機從機頭向機尾時，割煤、移架、不推移運輸機，采煤機割通后掃空機道空刀返至斜切進刀處?？盏抖斡蓹C尾向機頭方向推溜至采煤機處，采煤機向機尾割煤斜切進入下一個循環(huán)。采煤機后方繼續(xù)由機尾向機頭方向全部推溜，從而完成整部運輸機單向推溜作業(yè)。

當采煤機從機尾向機頭時，按照正常的工序：割煤、移架、推移運輸機組織生產(chǎn)即可。

5) 撥支架法。撥支架法是指利用支架側(cè)護板或者使用單體柱輔助，在移架過程中調(diào)整支架，使支架底座、推移框架、運輸機槽之間的位置關(guān)系合理。具體做法如下：

當利用支架側(cè)護板撥支架時，提前收回(或伸出)支架側(cè)護板，使移架后支架到達預(yù)期位置。當用單體柱撥支架時，將單體柱一端支撐在上側(cè)鄰架的底座或推移框架上，一端支在待移支架的立柱柱窩處，通過遠距離操作使支架調(diào)向。

6) 綜合控制技術(shù)。8303工作面在實際生產(chǎn)過程中，上竄下滑的趨勢和程度復(fù)雜多樣，通常選擇單向推溜法、撥支架法、非均衡推刀法、長刀調(diào)采法、短刀調(diào)采法中的一種或者多種方法進行組合應(yīng)用，最終達到控制運輸機上竄下滑的目的。

4 結(jié) 語

1) 塔山煤礦8303工作面兩巷高差達到2～19 m，在實際的開采過程中，運輸機經(jīng)常出現(xiàn)上竄下滑的現(xiàn)象，導(dǎo)致出煤受阻、行人不暢、設(shè)備損壞等一系列安全生產(chǎn)問題。

2) 工作面采用調(diào)斜控制上竄下滑時，因偽斜長度隨著工作面推進呈動態(tài)變化，且受到生產(chǎn)工藝等其他因素的影響，仍然出現(xiàn)不同程度的上竄下滑，控制上竄下滑的準確度不高。

3) 運輸機上竄下滑的指標必須動態(tài)監(jiān)測，包括兩巷道高差、首尾支架的位置關(guān)系、機頭搭接位置、支架推移框架位置關(guān)系等，通過對指標的動態(tài)監(jiān)測，可以精確判斷8303工作面運輸機上竄下滑的趨勢和程度。

4) 8303工作面上竄下滑的趨勢和程度復(fù)雜多樣，上竄下滑的控制必須根據(jù)實際情況選擇合適的方法，通常選擇單向推溜法、撥支架法、非均衡推刀法、長刀調(diào)采法、短刀調(diào)采法中的一種或者多種方法進行組合應(yīng)用，最終控制運輸機上竄下滑。