綜采工作面調斜與防滑技術應用研究

馮耀東

（西山煤電集團設計院（有限公司）山西太原030053）

0 引言

對于大多數傾斜煤層開采工作面，煤層在開采過程中，往往會出現設備下滑的現象，這給工作面的推進效率帶來了很大的問題[1～2]。工作面內由于液壓支架、刮板輸送機等生產設備的下滑會出現拉煤嚴重、負荷量增大的情況，導致設備多次受損，從而造成性能下降、維修費用增加的等問題。此外由于設備的下滑可能會出現工作面生產空間變小，影響工作人員的人身安全，因此對工作面調斜與設備防滑技術進行研究十分重要[3～5]。本文以山西鎮城底礦工作面生產技術條件為基礎，對工作面調斜與防滑技術進行了應用研究，研究結果可為相似條件礦井工作面提供一定的借鑒。

1 礦井概況

山西鎮城底礦28116工作面主采煤層為8#煤，煤層厚度平均為4.10 m，整個工作面開采范圍內煤層厚度較為穩定，煤層傾角平均為8°，煤層埋深平均為450 m。工作面開切眼的長度為145 m，皮帶順槽全長533 m，軌道順槽全長530 m，受地質條件限制，切眼自然坡度為7°。工作面推進至與開切眼110 m處時，受地質構造的影響，工作面坡度達到12°～21°，平均達16.5°（軌道順槽高于皮帶順槽）。由于工作面坡度的增大，工作面內的設備常出現下滑的情況，尤其是刮板輸送機，其機頭經常出現與轉載機搭接不正常的情況，導致工作面設備卸煤效果較差。并且位于工作面中部的支架常出現擠架的情況，對工作面的正常生產產生較大影響。

2 工作面設備下滑原因分析

28116綜放工作面整體呈現為向斜構造，工作面的皮帶順槽標高為＋748 m，軌道順槽標高為＋772 m，兩巷落差為24 m，當工作面與兩巷垂直推進，此時工作面的坡度平均達到16.5°，內部設備由于坡度的增大，在斜面部位產生向下的滑動分力也會增大，工作面設備發生下滑的可能性也會增大。

根據工作面現場實測，采煤機向機頭割煤，工作面從機尾向機頭推移刮板運輸機時，每完成一個循環，設備下滑的長度平均達到36 mm；采煤機向機尾割煤，工作面從機頭向機尾推移運輸機時，每完成一個循環，設備下滑的長度平均達到5 mm。因此工作面設備下滑主要原因是受到向斜構造的影響，一般為解決設備下滑的問題，通常采用工作面偽斜調整的方法，其原理為：在采煤機割煤的過程中，前部運輸機會依次推向煤壁，而在這種循環推進中設備會出現一定的滑動差距，主要體現在運輸機的彎曲部分，支架同樣會出現一定量的偏移，雖然偏移量較小，但會使設備在其他方向出現一定的分力，采煤機從機尾向機頭方向割煤時，設備受到的分力主要作用于機頭，采煤機從機頭向機尾割煤時，設備受到的分力主要作用于機尾。由于設備偽斜調整產生的分力會與其下滑分力的一部分抵消，因此在一定程度上可以減輕設備的下滑現象。

工作面偽斜調整能夠在一定程度上控制設備的下滑，但偽斜調整距離對設備下滑的減弱效果起到決定性作用。雖然28116工作面已采用了偽斜調整，但偽斜調整距離并不合理，導致工作面刮板輸送機會出現下滑現象，因此對工作面偽斜調整距離進行合理的計算十分必要。

3 工作面調斜與防滑技術研究

3.1 工作面調斜技術

由于工作面開采坡度的增大，工作面設備出現下滑的現象往往是無法避免的。采用偽斜式開采通過大坡度區域是目前防止設備出現下滑的主要方法，偽斜式開采主要通過以下方法求得：

圖1工作面調斜示意圖

假設工作面調斜后與軌道巷的夾角為α，若設備未出現下滑現象，工作面的推進會令運輸機上移l?sinα的距離，其中l為采煤機截深，由上述實測結果可知，工作面每推進一個循環，運輸機下滑距離為36 mm，因此若要保證運輸機不下滑，需令l?sinα=36 mm，由于采煤機截深為600 mm，計算可得α為3.4°。

令工作面偽斜長度為x，即工作面皮帶順槽超前軌道順槽的距離為x，x計算公式為：

式中，M為工作面開采長度，m；α為工作面調斜角度，°。

工作面的開采長度為145 m，工作面調斜角度為3.4°，將其帶入上式中，可得工作面的偽斜長度為8.59 m。現場實施中，將工作面機頭超前于機尾8.6 m。

方案實施后工作人員要時刻對工作面內設備出現的移近情況進行記錄，若刮板輸送機與轉載機的搭接情況出現異常，可通過增加或減少刮板輸送機推移距離的方式降低設備出現的下滑情況。

若工作面的設備下滑情況過于嚴重，可將工作面開采方法調整為調小斜方法。即機頭長時，只采機頭，不采機尾；機尾長時，只采機尾，不采機頭。采用這種方法采煤機必須跑到機頭或者機尾，并且在采煤機到達機頭或機尾前，運輸機要提前回拉，保證該位置的支架不動，工作面始終能夠保持直線標準。

3.2 工作面采煤工藝優化

根據28116工作面條件，除上述調偽斜開采防滑技術外，對工作面煤層的開采工藝進行優化也是防止工作面設備在大坡度區域出現下滑的主要方法之一。具體優化工藝為：原開采方法為雙向割煤方法，現將其調整為單向割煤方法，當采煤機向下進行割煤時，工作面內的刮板輸送機不向前推移，向下割煤完成后，采煤機需向上返回，由于此時刮板輸送機并未向前推移，因此采煤機向上返回過程中處于空刀狀態，當采煤機返回到原位置后，此時再對刮板輸送機進行推移，繼續進行下一循環割煤。開采工藝優化后，刮板輸送機的推移均從工作面的下端頭開始，在工作面的上端頭結束。該工藝方法與工作面調偽斜技術聯合使用可對工作面設備的防滑起到較好的應用效果。

3.3 應用效果分析

28116工作面采取工作面調斜與防滑技術后，設備的下滑情況有明顯的改善，工作面的生產工序也恢復正常。目前在工作面的回采過程中尚未出現過運輸機、支架的下滑情況，并且工作面產煤量相較于過去也有了巨大的提升，工作面生產效率明顯提升，因此本文所采用的調斜防滑技術方案具有著較好的應用效果。

4 結論

本文以山西鎮城底礦地質條件為基礎，針對工作面傾角增大導致的設備下滑等問題，采用理論分析與現場試驗的方法，對工作面調斜與防滑技術進行了應用研究。現場采用工作面調斜技術措施后，工作面的回采過程中尚未出現過運輸機、支架的下滑情況，并且工作面產煤量相較于過去也有了巨大的提升，工作面生產效率明顯提升，表明該技術方案可以對工作面設備下滑起到一定的控制作用。