淺談大傾角工作面上竄下滑控制技術

安學東

【摘 要】開采大傾角工作面，控制工作面設備的上竄下滑是其中的關鍵，控制不好往往造成工作面處于癱瘓狀態(tài)，無法進行正常生產，甚至造成嚴重事故。本文介紹了在實踐中控制工作面上竄下滑的幾種技術，實現了對工作面上竄下滑的良好控制，取得了大傾角工作面的高產穩(wěn)產。

【關鍵詞】淺談；大傾角；工作面；上竄下滑；控制技術

0 概況

硫磺溝煤礦（4-5）04綜放工作面設計走向長度2636m，傾斜長度180m，煤層傾角22°～25°，平均23°；開采厚度5.5～6.8 m，平均開采厚度6.15m，采放比1：1.05。工作面下口超前上口26m～35m，兩巷高差在71m～86m之間。工作面安設119副液壓支架，工作阻力7200kN，安設前后部運輸機。

1 工作面上竄下滑帶來的問題

工作面傾角>19～22°時，工作面上的運輸機、支架等設備就會出現自然下滑，單純采用工作面調斜方式已經無法控制工作面設備的上竄下滑，給生產造成很大影響。

1）造成工作面上下端頭安全出口寬度不夠，采煤機無法割通溜頭或溜尾，帶來安全生產隱患。

2）運輸機下滑時，運輸機與轉載機搭接過多，影響轉載機運輸，甚至會引起轉載機堆煤，煤從轉載機下幫單邊槽溢出；反之運輸機上竄時，運輸機與轉載機搭接過少或脫節(jié)時，導致運輸機底槽拉回煤，增加設備運行阻力，影響運輸機的運轉，嚴重時造成斷鏈事故。

3）由于運輸機的上竄下滑帶動支架上下移動，導致上下端頭空頂面積加大，支護密度減小，易造成冒頂事故。

4）前部運輸機上竄下滑，造成液壓支架與前部運輸機連接處受力，損壞連接頭，運輸機帶動支架移動，又易造成支架擠架、倒架事故。

2 控制工作面上竄下滑技術

2.1 工作面調偽斜技術

在大傾角煤層開采中，順槽一般沿煤層底板走向布置，工作面切眼則沿煤層傾角布置。煤層傾角較大時，回采工作面方向不要按正傾斜方向布置，而是按照工作面傾角的1/4～1/3設計偽斜角度，讓運輸機頭超前運輸機尾，一般超前距離為上下兩順槽高差的一半左右，這樣就相當于減緩了煤層傾角，減小運輸機下滑分力，來控制工作面的下滑。

2.2 控制液壓支架推移前運輸機的角度技術

2.2.1 工作面運輸機和液壓支架推移運輸機受力分析

將綜放工作面中的運輸機視作一個整體，運輸機在傾斜煤層正常狀態(tài)之下和液壓支架推移運輸機的受力情況分析如圖1所示。

在傾斜綜放工作面，由于運輸機自身重力原因使運輸機下滑。當運輸機在重力G的分力G1大于運輸機與底板的摩擦力T2時，運輸機發(fā)生下滑，導致液壓支架的推移桿與運輸機的連接偏移垂直方向。生產過程中，運輸機受到自身重力的分力G1和液壓支架推力的分力F2之和大于液壓支架推移運輸機時底板摩擦力T的分力T2，促使運輸機下滑加劇。

結合上述分析，當運輸機不發(fā)生上竄下滑，要滿足以下兩種條件：

將公式②、③、④、⑤代入方程式組①內，由于設備重量、液壓支架推力和摩擦系數均為已知量，影響設備上竄下滑的主要因素為液壓支架推移運輸機的角度α。因此傾斜工作面控制設備上竄下滑確定液壓支架推移運輸機的角度非常關鍵。

2.2.2 采用液壓支架側護板分離控制

（4-5）04綜放工作面生產前期調整液壓支架方向的方式主要依靠單體支柱配合液壓支架的底調千斤頂，采用這種方式只是將液壓支架整體上調，而不能改變液壓支架與運輸機的角度，對設備的上竄下滑控制沒有實質作用。

經研究發(fā)現，改變液壓支架與運輸機的角度，必須在液壓支架底座箱不動的前提下，使液壓支架以某一點作圓弧運動。經過研究，將液壓支架下側頂梁側推千斤頂和掩護架側推千斤頂由原1組操作手把控制，改為2組操作手把分別控制頂梁側推千斤頂和掩護架側推千斤頂，以實現在移架過程中利用兩個側推千斤頂調整液壓支架的形態(tài)，從而調整液壓支架與運輸機的夾角。

根據運輸機上竄下滑的跡象，可采取以下操作方式：

1）當工作面設備出現下滑跡象時，在移架時將上架的掩護架側推千斤頂和本架頂梁側推千斤頂同時伸出，并將上架頂梁側推千斤頂收回，三個千斤頂保持供液，待液壓支架升實后方可將操作手把歸零，使液壓支架尾梁向機頭方向調整，增大液壓支架與運輸機的夾角，減小運輸機的下滑分力。

2）當工作面設備出現上竄跡象時，在移架時將本架的掩護架側推千斤頂和上架頂梁側推千斤頂同時伸出，并將本架頂梁側推千斤頂收回，三個千斤頂保持供液，待液壓支架升實后方可將操作手把歸零，使液壓支架尾梁向機尾方向調整，減小液壓支架與運輸機的夾角，增大運輸機的下滑分力。

3）當運輸機未出現上竄下滑時，在移架時只需將本架的頂梁側推千斤頂伸出。但必須保證每10組液壓支架有3～4組液壓支架有200mm的間隙，以用于調架時有充足的空間。

經現場試驗，總結出判斷運輸機上竄下滑的依據：

1）當液壓支架底座箱下側內邊與推移桿下側間距縮小、上下兩顆立柱錯距大于15cm時，運輸機出現下滑。

2）當液壓支架底座箱上側內邊與推移桿上側間距縮小、上下兩顆立柱錯距小于10cm時，運輸機出現上竄。

2.2.3 縮小液壓支架推移桿的偏移角度

（4-5）04綜放工作面布置的ZF7200/19/38支撐掩護式放頂煤液壓支架底座箱寬度360mm，推移桿寬度252mm，在推移運輸機時，液壓支架推移桿會發(fā)生一定量的偏移值，左右偏移值為54mm，偏移角度為±3°51′42″，偏值量程度雖然較小，但仍改變了液壓支架推進運輸機的角度，因而推移中加大傾斜方向分力的作用，加快運輸機的上竄下滑速度。

為減小在推進運輸機過程產生的傾斜方向分力，減緩運輸機上竄下滑速度，在液壓支架推移桿兩側加焊長×寬為1000×100mm的12mm鋼板，使左右偏移量減小為42mm，偏向角度減小至±3°0′19″。

2.3 開采工藝控制技術

當工作面設備出現上竄時，采用單向、自上而下順序推移前部運輸機，自下而上的順序割煤、拉移支架；當工作面設備出現下滑時，采用單向、自下而上順序推移前部運輸機，自上而下的順序割煤、拉移支架。

2.4 采用輔助調面技術

（4-5）04綜放工作面上下順槽采用沿4-5煤層底板掘進，受地質構造影響，巷道坡度變化較大，造成兩順槽高差變化較大。當工作面超前距離保持不變的情況下，工作面傾斜長度會隨高差變化而變化。工作面兩順槽高差基本保持在71m～86m之間，其變化規(guī)律如表1和表2。

從表1、表2中可以看出，工作面高差變化和超前距離變化與工作面長度有一定的規(guī)律。因此，每天對工作面高差變化和超前距離進行觀測和計算，在工作面設備長度保持不變的情況下，利用從40#液壓支架向機尾進刀或80#液壓支架向機頭進刀的大斜式調面方式，輔助改變工作面長度，來控制工作面設備的上竄下滑。

3 工作面控制效果

（4-5）04工作面自2015年5月23日生產以來，通過采用工作面調偽斜、改變支架推移運輸機角度、調整割煤工藝等，截止2017年5月20日已安全回采2484m，日均產量8000噸左右，未出現因工作面上竄下滑影響生產，取得良好效果。

4 結論

大傾角工作面的上竄下滑雖然難以控制，但是通過現場表現出的跡象，采取合理、綜合性的控制技術，能夠將工作面控制于一個良好狀態(tài)，避免上竄下滑造成事故，影響生產，實現大傾角工作面的高產穩(wěn)產。

【參考文獻】

[1]李俊斌.大傾角煤層綜合機械化采煤法[J].煤礦開采，2008，13（5）：3-5.

[2]周幫遠，汪厚榮.綠水洞煤礦大傾角煤層綜采技術[J].煤礦開采，2002，7（3）：17-19.

[3]王社平.葛泉礦急傾斜煤層綜采技術實踐[J].煤炭科學技術，2006，34（6）：36-39.

[責任編輯：田吉捷]