大傾角綜采工作面開采技術探析

朱紹旭 孫偉 李先龍 李紅林

摘 要：大傾角工作面內實施綜合機械化采煤時，不可回避液壓支架和輸送機下滑問題（嚴重時支架會發生倒翻），給工作面管理帶來諸多困難，如何增加這些配套設備的穩定性成為了大傾角開采技術的關鍵。因此，針對支架與運輸機下滑現象，筆者結合現場實踐，從機械自身與工藝改進兩方面談了談防滑防倒措施，以促進礦井安全生產。

關鍵詞：大傾角 綜采工作面 穩定性 防滑防倒措施

中圖分類號：TD80 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0066-01

隨著煤炭開采技術的發展，一些復雜條件下的煤層（如大傾角煤層）也正在采用綜全機械化開采工藝，但在此種條件下如何解決開采技術上的難題是我國煤礦企業目前應研究的重點，尤其是要加強大傾角工作面對液壓支架與輸送機的防滑防倒措施。

1 大傾角下的液壓支架穩定性分析

液壓支架是綜采工作面最重要的礦山機械設備之一，起到支護頂板、防護下方設備及保障行人安全的作用，它的性能發揮直接關系到工作面的生產安全和生產效率，所以應當將支架管理作為煤炭生產的前提。若綜采工作面處于大傾角下，液壓支架由于受到側向牽引力作用，表現為沿傾斜方向傾倒和下滑，嚴重時甚至會引起擠架和倒架，不利于工作面向前推進，同時也會頂板事故埋下安全隱患。

1.1 液壓支架失穩原因分析

影響液壓支架失穩的因素有許多，一般而言，支架失穩是多種因素共同作用的結果。以棗莊大興礦業有限責任公司2東303工作面為例，羅列了幾條主要影響因素。

（1）工作面采高過大。當采高超出支架的最大支撐高度時，易導致倒架現象發生。其作用機理如圖1所示，隨著采高的逐漸增加，支架頂部支承壓力與自重合力作用線逐漸向下腳方向偏移，一旦超出圖1中所示的下腳位置，支架則會發生傾倒。

（2）工作面傾角過大。傾角越大，液壓支架傾斜得越厲害，倒架發生機理與采高影響類似，一般來說，當煤層傾角超過18°時，應采取支架防滑防倒措施。

（3）底板松軟或割煤不平，致使支架底部受力不均衡而發生傾斜。

（4）頂板不平。當工作出現斷層、片幫、局部冒頂時，液壓支架控頂時難以有效接觸頂板，因局部受力不均造成倒架。

（5）移架過程中支架未達到初撐力之前，由于受自重和煤層影響會沿傾斜方向產生一下滑力，當底座與底板間的摩擦力小于此下滑力時，支架沿側向移動。

1.2 支架防滑防倒措施分析

（1）針對工作面內頂板破碎、凹凸不平等現象，應采取及時支護、超前支護、帶壓移架等措施，并至始至終堅持自工作面斜坡低處向高處的移架方式，前者是為了防止支架不能有效觸頂而發生傾倒，后者是為了防止采空區跨落矸石沖擊支架尾部。

（2）當支架側移量較大時，可采取間隔移架或從上至下的移架方式，同時保持適當的迎山角以抵消部分水平位移量。必要時可用單體液壓支柱斜撐支架或用千斤頂將其扶正。

（3）大傾角工作面內，通過工作面調整角度或設置防滑防倒裝置也可以減少支架倒架率。通過裝置防滑防倒的關鍵之處在于控制排（端）頭支架的穩定性，例如：排（端）頭每3架就必須安放一組防滑防倒千斤頂。

（4）加強采煤機司機作業培訓，將頂底板割平，以保證液壓支架平行觸頂，當工作面內出現局部冒頂時，應按照規定將支架挑平，使其受力均勻。

（5）當工作面底板松軟不平時，應采取措施將其墊平，如用圓木托板、千斤頂等。

（6）工作面內的采高必須控制支架的最大支撐高度以內，且要求保有一定余量。

（7）推移刮板輸送機時應采取措施防止帶動液壓支架連體下滑。

2 刮板輸送機管理

對于綜采作業來說，刮板輸送機與液壓支架同樣重要，兩者為配合和互補關系，例如：工作面推進時是靠兩者音的作用力與反作用力來實現的。

2.1 工作面設備結構配合關系

（1）通過連接耳板將刮板輸送機與液壓支架連接起來，利于輸送機與液壓支架的整體推移。其耳板上的連接孔中部設計成長條形，其目的是便于調整支架與輸送機的連接角度，不至于將支架的十字頭與推移梁拉壞，兩端設計成半圓形孔，用來補償支架與運輸機工作時的上下竄量。連接孔的設計保證了俯采、仰采要求。

（2）支架推移梁前端的十字頭和聯結中部槽耳子間留有一定的活動空隙，以保證支架與輸送機的正常工作和滿足工作面的管理要求。

2.2 輸送機下滑原因分析

（1）輸送機自重與載煤量引起的向下分力增加，導致其沿傾向下滑。

（2）液壓支架牽引輸送機下滑。

（3）上行割煤時，采煤機使得輸送機向下移動。

（4）輸送機和液壓支架間不垂直，推移時向下傾斜的千斤頂使得其向下滑動。

2.3 輸送機防滑措施

（1）由上至下推移輸送機。

（2）輸送機與轉載機間的搭接高度不宜過低，一般應在0.4 m以上，旨在控制底鏈帶上的煤量和增加底鏈運行阻力。

（3）用錨鏈將輸送機機頭和液壓支架栓住，防止輸送機滑動。

（4）控制好支架與煤壁間、支架與輸送機間的角度。

3 回采工藝管理

3.1 提高工作面配套設施穩定性的回采工藝措施

通過將工作適當調整成偽傾斜開采，并結合適量的仰采，以抵消運輸機和液壓支架的上移量與下移量，起到防滑防倒作用。

在大傾角工作面內，一般采用下行單向割煤方式，采煤機一次采全厚，液壓支架隨工作推進由上至下進行推移，采煤機割煤后刮板輸送機采取彎曲推進方式。隨支架與運輸機推移，采煤機在工作面上部斜切進刀進行割煤。

3.2 工作面內的回采管理措施

（1）排頭支架對其他支架起到錨固與導向作用，因此要保證下端頭排頭支架的穩定性，并采取措施防止排頭支架因局部冒頂發生傾倒。移架時以3臺支架為一組，先移中間一架，然后是第一支架和末尾一架，并堅持“少降快拉”原則。

（2）密切關注支架的支護狀態，當圍巖運動引起支架偏移時，應采取措施及時調整支架的偏移量。

（3）支架推移桿同輸送機槽幫在傾斜方向的夾角為87°為宜，既能保持支架的工作狀態又能較好的阻止輸送機下滑。

4 結語

綜上上述，大傾角綜采工藝的關鍵技術在于維持液壓支架與刮板輸送機的穩定性。煤層傾角是不可控制的因素，只能從配套設備的自身出發或從采煤工藝上采取有效的防滑防倒措施。此外，應加強綜采工作面內的設備管理，切實維護好設備的穩定性，并加強工作面人員的組織管理，這些都是實現綜采工作面高效安全開采的必要前提。

參考文獻

[1] 竇曉峰.大傾角綜采工作面開采技術[J].山東煤炭科技，2014（1）.

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