大傾角綜放工作面設(shè)備穩(wěn)定性控制技術(shù)

摘要：基于大傾角工作面開采液壓支架存在傾斜、扭斜、倒滑以及刮板機下滑等問題，文章提出了優(yōu)化采煤工藝、工作面?zhèn)涡辈贾谩翰另斠萍堋⒖刂品琶汗ば颉⒔⒐ぷ髅骖A(yù)警機制等方法，克服了回采設(shè)備出現(xiàn)“三滑一倒”等問題，有效實現(xiàn)了控制頂板下沉，防止支架倒滑，防止冒頂、片幫，保證支架能夠順利調(diào)架、移架等，在35o以上的急傾斜工作面實行綜采放頂煤開采，取得了較好的生產(chǎn)、安全與技術(shù)經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：大傾角煤層；綜放開采；設(shè)備穩(wěn)定性；工藝方式優(yōu)化；預(yù)警機制

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）25-0130-03

大傾角特厚煤層綜合機械化放頂煤開采技術(shù)在國內(nèi)外都沒有成熟系統(tǒng)的理論方法及采煤工藝，探索大傾角煤層綜放開采工藝、研究液壓支架穩(wěn)定性是實現(xiàn)安全高效地進行此類煤層的綜放開采必須完成的基礎(chǔ)研究工作。

由于煤層傾角比較大，采煤機、輸送機與液壓支架的傾向分力較大，而設(shè)備與煤層底板的摩擦力又較小，促使設(shè)備本身沿工作面自行向下滑動；液壓支架的重心線如果超過支架底座邊緣線，加之頂板壓力將產(chǎn)生沿傾向的分力，產(chǎn)生的傾斜力矩，將有可能使支架沿工作面向下傾斜；對于低位放頂煤液壓支架，在大傾角的情況下存在著防止支架扭斜的問題，即在放煤過程中，煤流有向下的分力并可能發(fā)生滑移，會對支架尾梁施加側(cè)向力，形成對支架的扭動力矩，此時如果支架的抗扭能力不夠，尾梁就產(chǎn)生側(cè)向擺動，從而帶動支架扭斜。這些支架的穩(wěn)定問題處理得正確與否，直接關(guān)系到工作面的正常生產(chǎn)、安全與技術(shù)經(jīng)濟效益。

在大傾角煤層采用綜合機械化采煤工藝，由于煤層傾角大，工作面條件比較復(fù)雜，要采取特殊措施，防止和處理回采設(shè)備出現(xiàn)“三滑一倒”等問題，同時，回采工藝對工作面頂板管理、支架穩(wěn)定又有很大的影響，因此，探索研究適合大傾角煤層的綜放工藝，保證工作面設(shè)備可靠有效，并嚴格遵守科學的回采工藝，是大傾角綜放工作面綜合機械化放頂煤開采的成功保證。

靖遠煤業(yè)集團魏家地煤礦屬高瓦斯雙突礦井，在對集團公司王家山礦以及國內(nèi)其他綜放工作面大傾角回采工藝的詳細調(diào)研基礎(chǔ)上，根據(jù)本礦煤層及頂?shù)装鍘r性對采煤工藝進行了優(yōu)化組合、改進與創(chuàng)新，在2103綜放工作面成功實現(xiàn)了大傾角回采。

1 工作面概況

2103工作面走向長657m，傾斜長145m，工作面煤層厚度變化大，可采厚度為0.7～10.9m，平均5.9m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸0～3層，厚度0.1～1.6m。工作面煤層頂、底板巖性分別是：老頂，粗粒砂巖，局部松散；直接頂，細粉砂巖，水平層理明顯；偽頂（局部區(qū)域無），炭質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，可塑性較好，炭質(zhì)含量較高，局部夾煤線；直接底，細粉砂巖或炭質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育；老底，粗粒砂巖，有炭質(zhì)碎屑、煤塊及泥巖塊。煤層頂、底板起伏較大，個別地段有頂板下沉、底板隆起現(xiàn)象，工作面內(nèi)小斷層和小褶皺較發(fā)育，對回采有一定影響。工作面水文地質(zhì)條件簡單，工作面一層煤老頂為礦井第Ⅱ含水層，富水性較弱，但有靜貯水。

2 工作面設(shè)備配置

2103工作面采用MG250-600QWD型雙滾筒采煤機；89架ZF4800/14/28型基本支架，6副ZFG5200/20/32型過渡支架，1組ZT10400/20/32型端頭支架；前后刮板機均采用SGZ764-2×315型；配套SZZ764-200型轉(zhuǎn)載機，PLM1000型破碎機，DRB315/31.5型乳化液泵站。

3 采煤工藝優(yōu)化

3.1 割煤方式

從上向下單向割煤，往返一次割一刀。下行下滾筒割頂，上滾筒割底，上行上滾筒割頂，下滾筒掃底清煤。

3.2 進刀方式

采用工作面上端15m斜切進刀方式，采煤機上行空刀割頂掃底到工作面上端87#支架，停機移前溜至煤壁；調(diào)換滾筒，下滾筒割頂，上滾筒割頂下行割入煤壁（采煤機進入前溜直線段）；在進刀段內(nèi)（87#-96#支架段）由下向上順序推溜、移架，將刮板機、支架移直；調(diào)換滾筒位置，上滾筒升起割頂，下滾筒降下割底，上行割三角煤至運輸機機尾，完成進刀。

3.3 推溜、移架

采煤機割煤后追機伸出伸縮梁并打開護幫板及時護頂護幫；由下向上追機順序推移前溜（前溜彎曲段長度15m）；距采煤機下滾筒15m從下向上順序擦頂帶壓移架；支架處于最小控頂距后由下向上拉移后溜。

3.4 放煤工藝

采用兩采一放（放煤步距1.2m），單輪間隔放煤，采煤機割一刀每隔一副支架順序放煤一次。

4 設(shè)備防滑綜合技術(shù)措施

4.1 開切眼時偽斜布置

大傾角工作面在生產(chǎn)時工作面溜子勢必下滑，為抵消此下滑量，采取開切眼時，下順槽超前上順槽。2103綜放面煤層傾角平均在18°～25°，下順槽相對超前量為7～9m；煤層傾角大于30°時，下順槽相對超前量需為10～12m。

4.2 生產(chǎn)過程中的調(diào)斜方法

這是確保綜放正常生產(chǎn)最重要的一環(huán)，需多種手段同時進行，才能收到實效，一是始終保持上下順槽的相對超前量，并根據(jù)傾角變化及時調(diào)整超前量的大小；二是割煤進刀方式的調(diào)整，采取由機尾（上順槽）進刀，割至機頭后空刀上行，然后繼續(xù)下一

循環(huán)下行割煤，以此來平衡穩(wěn)固支架溜子下滑

趨勢。

4.3 支架的防倒防滑措施

一是支架的移設(shè)必須堅持帶壓擦頂移架，一次移到位，并隨時調(diào)整支架坡度，支架底座與底板、頂梁與頂板呈面接觸，頂梁與頂板接觸嚴密，底座始終與底板垂直接實，底調(diào)與相鄰支架的底座接實；移架降柱一般在50～100mm之間，不超過相鄰側(cè)護板的三分之二為準，以防移架時損壞側(cè)護板或出現(xiàn)擠架、咬架現(xiàn)象，嚴禁相鄰兩副支架同時降架。移架時支架歪斜度不超過±5°，最大仰俯角不超過±7°；二是移架時打開下架側(cè)護板收縮本架側(cè)護板，使支架移動時，有向上的空間，以抵消其下滑量；三是根據(jù)前部槽的上下移動情況，及時調(diào)斜就能防止前部槽的上竄下滑，也能調(diào)整支架的平衡狀態(tài)；四是及時調(diào)整支架狀態(tài)，架間距不能超過30cm，當發(fā)現(xiàn)支架有翻倒趨勢時，必須立即用側(cè)護板或單體柱進行調(diào)整，否則，使其發(fā)展到一定程度，就難以控制；五是必須確認支架有足夠的初撐力，否則輕則煤壁片幫，重則發(fā)生冒頂；六是防止煤幫片幫抽頂，發(fā)現(xiàn)頂空要及時掛網(wǎng)，用板皮絞實，杜絕高度超過300mm，長度達到1.5m的空頂，局部片幫時打錨桿作為臨時支護，并及時割底煤靠架，必要時打貼幫柱護頂，嚴防架前漏煤抽頂，造成支架頂空失穩(wěn)；七是采煤機司機要嚴格掌握挑頂臥底量，割頂掃底后做到頂、底板平，不留傘巖，支架高度控制在2.6m，避免超挖造成超高、支架接頂不實，挑頂量不夠?qū)е轮Ъ芨叨冗_不到要求，偏低、前栽；八是優(yōu)化放煤工藝，嚴格按從下向上間隔多輪多次均勻放頂煤的要求放煤，邊放煤邊認真監(jiān)視頂煤垮落情況和支架支護狀況，若發(fā)生變化立即關(guān)閉放煤口，停止放煤，升緊支架，初撐力達到要求，嚴格控制放煤量，放煤時不得一次將尾梁插板油缸縮完，調(diào)整尾梁插板油缸控制放煤量，回采過斷層及地質(zhì)構(gòu)造帶時不許放煤或控制放煤量。

4.4 定期調(diào)整工作面

由于移架順序（從下向上移架）會導(dǎo)致前溜逐步上移，煤流帶動和自身向下分力會造成后溜逐步下移，這些問題需要定期解決。前溜上竄較嚴重時，需脫開前溜與支架的連接，用千斤將前溜下推，逐架調(diào)斜后與前溜相連；后溜下滑幅度較大時可用多個單體支柱同時向上頂推使之上移，以防后溜下滑帶動支架擺尾；支架出現(xiàn)一定量的擺尾、歪斜需采取多項措施及時調(diào)整；工作面傾角、長度變化時，及時增減支架、溜槽，避免該處頂板無法即時維護。

4.5 建立工作面預(yù)警機制

工作面傾角變化、過破碎帶、兩道壓力顯現(xiàn)、機道底板松軟、高度不夠等現(xiàn)象都會引起系統(tǒng)性問題，建立綜放工作面預(yù)警機制是避免工作面設(shè)備失穩(wěn)、造成較大影響的重要措施，提前預(yù)測工作面變化情況，如過破碎帶時采取掛網(wǎng)措施，可有效避免片幫；底板松軟及時挑頂，確保高度，防止端頭支架陷底死架；傾角發(fā)生變化時及時調(diào)整支架迎山角；工作面長度發(fā)生變化時提前做好增、減支架的準備工作等。

5 結(jié)語

大傾角煤層綜合機械化放頂煤開采沒有固定的適用于所有工作面的采煤工藝，其制約因素較為復(fù)雜，開采過程中出現(xiàn)的問題較多，其核心工藝是液壓支架的防倒防滑以及預(yù)防和處理刮板機的上竄下滑，只要找準影響核心工藝的原因，并建立工作面預(yù)警機制，采取合理措施，做到提前防范，就能做到工作面設(shè)備完全可控，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，最大限度地發(fā)揮大傾角綜放開采的綜合效益。

參考文獻

[1] 林忠明，陳忠輝，謝俊文，等．大傾角綜放開采液壓支架穩(wěn)定性分析與控制措施[J]．煤炭學報，2004，（3）．

[2] 李瑞杰，趙建莊，王冠黎，等．急傾斜煤層液壓支架穩(wěn)定性分析和控制措施[J]．煤礦機械，2010，（7）．

[3] 劉英志，屠洪盛，袁永，等．急傾斜綜采工作面設(shè)備穩(wěn)定性控制技術(shù)[J]．煤炭科學技術(shù)，2011，（5）．

作者簡介：趙光軍（1968-），甘肅高臺人，靖遠煤業(yè)集團有限責任公司機電運輸部機電工程師，研究方向：機電技術(shù)管理。

（責任編輯：葉小堅）