礦井綜采工作面設備下滑控制技術的研究

苗 晨

（潞安集團常村煤礦，山西長治 046000）

1 工作面概況

某礦區位于煤田東部中段，處于華北斷塊區呂梁～太行斷塊沁水塊坳東部次級構造單元的沾尚～武鄉～陽城北北東向褶曲帶中段，晉獲斷裂帶西側。礦區主體部分為新生代疊加的長治新裂陷，該礦區某井田位于新裂陷西北部。

該礦位于礦區的中部，構造形態主要為軸向近南北的相互平行的褶曲構造。地層走向近南北，向西傾斜，傾角3°～6°。

井田總體上為一向西傾的單斜，在此基礎上井田東部發育有近東西向的波狀起伏，西部近南北向的次級褶曲，伴有一定數量的斷層和陷落柱。影響煤層開采的主要構造因素為斷層、褶曲及陷落柱，均對生產有不同程度的影響，總體構造類型應屬簡單偏中等類型。

井田含煤地層為下二迭系山西組及上石炭系太原組，含煤地層總厚163.36 m，含煤10-17層，煤層總厚11.25 m，含煤系數為6.9%。

山西組平均厚度為54.20 m，含煤3-5層，分別為1、2、3#煤層和部分煤層，3#煤層為該區最主要可采煤層，煤層厚度4.37～7.45 m，平均厚度6.05 m，

N3-10工作面位于煤礦N3采區延伸段，該工作面N3-10工作面采用“一進兩回”的巷道布置方式，即皮順、軌順和輔助回風順槽。根據工作面設計皮N3-10工作面皮順長度1 015.4 m。切眼長度為304.8 m。N3-10工作面采用1臺WG400/930-3.3D型采煤機，196組ZF7000/19.5/38型液壓支架及端頭、端尾各3組ZPG7500/22/36型液壓支架，前后部刮板輸送機采用SGZ960/1400型，轉載機采用SZZ1200/400型。

N3-10工作面切眼為矩形斷面，其中凈寬8 m，凈高3.5 m，凈斷面28 m2。

在工作面回采作業中，時常發生刮板輸送機及支架嚴重下滑現象。這樣不僅易引發支架出現咬架現象甚至倒架現象，有時還會把安全出口堵塞，給礦井正常生產埋下重大安全隱患。對此必須充分了解礦井綜采工作面設備下滑原因，并采取相關措施進行應對。

2 綜采工作面設備下滑原因分析

（1）因受設備本身自重的影響，采煤工作面所用的輸送機及液壓支架在日常使用作業中便有下滑趨勢，加之采煤機切割阻力與向下運煤的綜合影響，輸送機推移作業中便易出現較嚴重的向下滑移現象。再者因支架與輸送機的連接主要借助的是連桿，這樣當輸送機出現下滑現象后變易帶動連桿一起發生沿偏斜方向移動的現象，同時支架也會出現沿偏斜方向移動的現象。在實際生產中，若未及時發現這種工作面設備偏移現象，也未及時安排專業人員進行處理，長此以往，這樣反復偏移多次，在輸送機下滑量與液壓支架下滑量不斷積累的情況下，便易出現輸送機機頭對礦井運輸巷刮板輸送機機頭造成嚴重擠壓現象以及影響后部煤炭資源安全運輸等安全隱患[1]。

（2）礦井采煤工作面從凹凸狀逐步變平的過程也易引發工作面輸送機發生向兩端頭滑動的現象。在此項滑動過程中，因機尾所處位置為上坡狀態，這樣其向機頭方向會有更大的下滑量，便易致使工作面輸送機與刮板輸送機出現嚴重的搭接不良現象。

（3）當工作面為仰采工作面時，工作面兩巷都屬于上坡狀，在這種采煤工作面實施采煤作業時，應提輸送機及支架進行前移作業。而在實施提巷作業時，因進行上部提巷會使切巷長度變大，進行下部提巷會使切巷長度變短，因此也會致使輸送機與支架發生嚴重下滑現象[2]。

3 預防綜采工作面設備下滑的措施

（1）當綜采工作面煤層傾角相對較小，且綜采工作面屬于俯采狀時，可通過按上行順序來對工作面前部輸送機及液壓支架進行科學合理推進的方式，來更好地防止輸送機與液壓支架發生下滑現象。若后部機頭不是因長度不足，無法很好地接煤時，人們可借助單體液壓支柱整體向下推后部刮板輸送機，這樣可進一步促進工作面設備實現合理搭接。

（2）可對工作面進行科學合理的調斜，來更好地防止工作面設備下滑。如可把礦井綜采工作面逐步調整為讓其下部超前，而讓其上部落后的偽傾斜狀使設備的前進方向得到科學、合理的改進。當工作面采用偽傾斜方式進行推進作業時，在工作面向前推進一刀的情況下，受順偽傾斜力的影響，便易出現一定的上移量，這樣可更好地對輸送機及液壓支架發生的下滑現象進行平衡，以確保輸送機與轉載機實現更良好的搭接。依據實際施工經驗，發現當工作面切巷坡度小于10°時，可把工作面調整為運輸巷適當超前3～6 m之間；當切巷坡度在10°～18°之間時，可把工作面調整為讓運輸巷超前8～14 m；而當切巷坡度在18°～25°之間時，甚至部分地區切巷坡度大于約30°時，同時工作面兩巷又為平巷的情況下，可把運輸巷調為超前15～22 m之間。此外在進行調斜作業時，還應確保支架能良好地連接于輸送機前部，且應確保工作面處于平直狀[3]。

4 設備下滑控制措施的具體實施

經上述分析研究，并結合N3-10工作面生產實際現狀，可選用偽傾斜開采的方式與從下往上單向頂溜的作業方式來對N3-10綜采工作面設備下滑現象進行更好的控制，具體可按下述方案來實施。

4.1 試驗階段

在最初實施作業中，首先應對進回風順槽實際推進速度進行科學合理的控制，逐步調整工作面使其變為偽斜狀，并讓工作面坡度適當變小，同時應依據不同的工作面坡度來對工作面實際推進度差進行科學合理的控制。

4.2 調整階段

（1）對不同坡度情況下的工作面刮板輸送機實際下滑情況進行詳細觀測，并對工作面推進度差進行適當調整。可把工作面實際坡度變準控制在2°左右，應給各坡度記錄多個推進度，以便于查找與進行總結分析，進而把各度數對應的最尤推進度差值都確定出來。經長期多次試驗，發現當工作面坡度變化范圍內的推進度差處于10～25 m之間時，可對綜采工作面設備下滑現象進行更好的控制，可借助此種方法來更好的控制工作設備下滑現象。工作面坡度與兩巷推進度差的最佳關系具體如表1所示[4]。

（2）可借助工作面從下往上單向頂溜作業方式來進行反向調整。經實際驗證，當刮板輸送機實際下滑速度處于100～400 mm/d時，可借助單向頂溜工藝，讓每次循環反向移動量控制在20 mm左右，可依據每天的實際總循環數的多少把單向頂溜頻率控制于5～20次/d之間，這樣可對綜采工作面設備下滑問題起到更好的控制作用。具體可按表2所示的方法來科學合理地調整下滑速度與單向頂溜頻率的關系。

表1 預防控制措施

表2 調整措施

5 實施效果

自從N3-10工作面采用上述工作面設備下滑控制技術后，綜采工作面便很少再出現較嚴重的刮板輸送機及支架下滑問題，礦井安全出口實際大小也達到了長期合格狀態，同時還為礦井節約了大量的工作面擴幫所用的人力資源與物力資源，若參照每天擴幫需花費5個工來進行計算，這樣便可節約500個左右的用工量，經濟效益與安全效益更顯著[5]。

5.1 優點

（1）該項新工藝用工少，可為礦井節約大量人力資源，所需成本投入小，幾乎不用其它成本投入，借助當前的設備及人員即可操作，不僅簡單易學，而且能更好地適應各種不同煤層傾角的工作面作業[6]。

（2）可顯著減少由于設備下滑所致的礦井安全出口擴幫現象與端頭維護量增大的現象，可為礦井節約大量的生產成本，有利于提高礦井生產效益。

（3）可進一步提升礦井安全生產系數，通過有效防止綜采設備對采煤人員及端頭支護帶來的不良影響，可更好地防止工作面發生安全事故。

（4）可更好地防止采煤工作面發生支架咬架、支架傾斜以及更加惡劣的倒架現象，可更好地保障工作面安全推進[7]。

5.2 缺點

采用單向頂溜方式作業，易出現不良窩工問題，為更好地防止出現窩工現象，應在把一刀煤充分割完的情況下，待工作面完全完成頂溜現象后，才能繼續進行割煤作業。

6 結束語

通過把礦井綜采工作面調整為偽傾斜工作面，并充分結合上下順序對工作面所用的刮板輸送機及液壓支架進行科學合理的推進，可達到有效控制綜采工作面設備下滑的目的，特別是當工作面為凹凸不平狀的軟煤層時，借助上述措施能使工作面設備實現更完美的搭接，可更好地保障礦井安全生產。