煤礦大傾角綜采工作面的防倒滑技術研究

鄧文峰

（霍州煤電集團汾源煤業有限公司， 山西 忻州 034000）

1 支架下滑問題

隨著綜采技術的日益發展，大傾角作業面中出現的支架下滑問題逐漸成為其最難解決的一個問題。由于地質條件存在較強的特殊性，在作業面中支架受到上覆巖層的影響，重力會隨著法向及切向而產生一種相關的分量，并且將會隨著傾角的不斷變化而變化。支架在切向所產生的分量會隨著傾角的擴大而不斷增加，但是在法向方向上產生的分量會逐漸降低，從而導致支護系統所受到的有效載荷持續降低，導致外荷載不斷增加，使工作面安裝的支架出現了嚴重的下滑、傾倒等問題；同時煤層出現的傾角將會不斷增大，頂底板所產生的移近量也不斷降低，上覆巖層所形成的重力也會隨著層面所形成的法向力而逐漸減少，下滑力也持續提升，從而導致支架在側向所形成的載荷不斷增加。為此，應當在支架上方安裝科學的防倒滑裝置，確保液壓支架具有靜態防倒滑性能[1]。

2 防倒防滑措施

2.1 刮板輸送機的防滑

刮板輸送機在綜采作業面工作時所產生的下滑問題常常會導致支架不斷下滑，同時也將導致其機頭與轉載機的機尾無法進行有效對接，使煤體聚集在作業面的端頭處，導致機頭無法正常運行。為了有效避免刮板輸送機下滑，除了對下運超前量進行有效控制之外，還需要采取下列幾點措施：

1）安裝防滑千斤頂。圖1所示為具體的安裝方式，每間隔10 m就需要在其支架的底座設置一個刮板輸送機的機槽，在千斤頂的一側則需要利用鏈條4來將其固定于刮板輸送機2的機槽上，另一端則需要在支架底座1上面來進行固定。鏈條所設置的長度必須要確保合理的松緊性，促使在回收的時候可以將兩端都繃緊。在將輸送機進行向前移動的時候，千斤頂需維持有效的拉緊狀態，但是由于推移過程存在較大的拉力，依舊導致輸送機繼續向前移動，但是不會產生下滑問題，在移動支架之后依舊保持拉緊狀態。在使用防滑設備的時候，將鏈條進行繃緊之前，必須要保證所有人員全部撤離，避免因刮鏈、斷鏈而損害到人員的安全。從實際的操作過程來講，防滑千斤頂僅僅發揮了輔助效果，在某種程度上可極大避免輸送機產生下滑的問題。在回采的過程中，輸送機常常會產生一定的上竄下滑的問題，這就是由于沒有安裝防滑千斤頂，或者千斤頂失去效果的原因[2]。

圖1 輸送機防滑千斤頂的安裝

2）輸送機的機頭應當高出轉載機機尾一定的距離，避免煤石、矸石等進入到底槽內，降低底鏈運行過程中的阻力。

3）嚴格控制刮板輸送機的移設順序。當下滑問題過于嚴重的時候，其所需的輸送機主要有兩類，分別為雙向截割、單向位移或者單向截割、下-上位移。

4）借助單體液壓支架對機頭進行相關的固定，在進行推移的時候，首先需要固定操作機頭，之后在底座下端安裝一個單體支柱，然后再繼續進行推移工作[3]。

5）在將輸送機進行移動的時候，其機頭上安裝的防滑及固定設備不能同時撤除，在移完之后需要及時錨固。

2.2 液壓支架防倒防滑

當煤層傾角不斷擴大的時候，液壓支架具備的穩定性會受到影響，表現在：

1）當支架隨著煤層在傾向上所產生的分力大于底板與底座之間產生的摩擦力時會向下移動。

2）當作業面中存在的局部地段產生較大的傾角時，液壓支架所具備的重力作用線將會高于底座所處的邊界，此時就會產生傾斜；還有一部分支架的頂端由于受到相應的力的影響而產生了一種力矩，從而導致支架出現了傾斜的問題。

3）采空區及頂板上巖石發生移動的方向逐漸與頂底板存在的法線形成偏離，在發生冒落的時候，在作業面產生傾斜的方向上，其支架也會受到一個相關的力，導致支架發生了傾斜問題。支架前后兩側具有一定的下滑特性，導致其砰石子會隨著地板產生一種下沖的力，也會造成支架出現移動問題。

針對以上這些狀況，應當采取以下幾點措施來控制支架，避免其失去穩定：

1）作業面需要維持最佳的調斜，并對下運的超前量進行有效的控制，對視傾角進行合理的調整，促使支架重力在煤層傾向上所產生的分力不超過底板與底座之間存在的摩擦力。

2）當煤層出現了過大的傾角之后，在與上下平巷相互接近的部位分別設置防倒防滑設備，其安裝形式見圖2，防倒防滑千斤頂2的一端經過鏈條5而在支架上面形成回轉，并在千斤頂1上方進行一圈的繞組，之后再使用專門生產的部件4來進行固定，另一端則是利用鏈條5和底座3與6形成連接。

3）為了使工作面的支架與頂板產生一個良好的接頂，或者在對支架進行移動之后，確保支架保持支撐力的狀態，與頂底板之間因不具備較大的摩擦力而持續產生下滑問題，應當采取間隔移架的方法，并確保支架可以成為一個合理的迎山角，從而在頂板出現沉降之后消除所形成的水平位移量。需采取有效的支護措施來維護工作面下端頭的支架。在第一組支架機頭的一段設置一個3 m的托梁，一梁三柱，與支架進行密切的連接，不能出現前竄，極大增強了排頭支架所具有的穩定性。放頂煤作業面中機頭上所安裝的十組支架無法開展放頂煤的活動，避免頂板與支架之間不能形成較好的接頂，采空區存在的滾動矸石將會從支架的頂部、尾端及側面對支架產生沖擊。

圖2 支架防倒防滑裝置

3 刮板輸送機的運行方向控制

為了使其可以滿足地質條件所產生的變化，在作業面需要開展大小面的對接，有些時候還應當進行調斜轉彎，這就要求輸送機嚴格遵照其所要求的方向來進行移動。

3.1 工作面大小面對接防滑防倒實例

某煤礦在215工作面上方的出口產生了水煤泥潰出的問題，里作業面中機尾一端所安裝的三個支架無法向前移動，當這一作業面在開展大小面對接時，現有的支架無法實現生產的需求。因此，在采面進行到對接面的時候，首先需要經過偽斜回采來將支架和刮板輸送機的中部槽進行上調，當機頭產生2 m的小面時，再利用加機尾的形式來降低對接的空間寬度，當里作業面與對接部位之間距離為7～10m的時候可以開展正常的推采，同時對于里作業面中安裝的支架，還需要進行適當的調整。通過這種方法可以確保機尾擋煤板與外部小面最下端的支架腳恰好可以擦肩而過，對接空間也只有200～300 mm的寬度，從而確保該工作面的大小面可以順利對接。

3.2 工作面調斜轉彎防滑防倒

該環節必須要遵照以下幾點原則：

1）作業面的兩端都必須配置一個前移量，同時也不能過于著急，應當將調斜角進行有效劃分，使其成為多個小角，每次操作都必須通過割通刀進行。

2）對兩巷的進尺進度進行嚴格控制，并做好標記。

3）在對轉彎進行調斜的時候，為了避免輸送機產生躥跳問題，應當對存在于機頭與機尾之間的頂中部槽進行有效的控制。

4）必須對支架進行有效的調整，這一操作應當基于側護板來進行，同時需要運用防滑千斤頂，在某些狀況下還需要借助水壓來對支架進行調整。

5）在完成一組通刀之后需要對作業面進行適當的調整，并且要確保煤壁保持割齊狀態，作業面上所安裝的支架將會成為一個直線，可以為下一個轉角打好基礎。

6）在進入到下一個調斜之前必須要對上一次調斜循環完成之后的支架進行合理的調節。

7）對轉彎工作進行調斜的時候，為了使作業面上安裝的支架與其他相鄰近支架之間不具有明顯的錯位，并且與頂板及底板互為垂直，不會出現傾倒問題，作業面應當開展科學有效的放煤，禁止放煤過度。

3.3 刮板輸送機的控制

最恰當的方法就是事先采取措施。在輸送機出現下滑之后，再采取措施就無法取得較理想的效果了，此時就無法利用設置機頭的手段來將輸送機移動上去。由于輸送機的運行存在較強的滯后性，尤其是正處于下滑狀態的時候，是無法運用這種方法來取得所需效果的，甚至還會因為沒有控制好加機頭而出現移動的失誤。最恰當的控制方法就是在刮板輸送機不斷下滑的時候，依據兩個巷道之間存在落差的1/2和下運超前量之間的差值來對加刀的情況進行控制。同時對架向進行一定的調整，促使輸送機不斷發生移動，直至達到預先設定的部位，最終到輸送機停止下滑，或者刮板輸送機處于下滑狀態，但是加刀量已基本合適的時候，應及時停止。此外，還需要強化工作面的監管工作。

4 結語

1）工作面刮板輸送機所具有的防滑性能，一般都是通過配置防滑千斤頂的手段來實現，并且其機頭要稍微超出轉載機的機尾高度。當其下滑問題過于嚴重的時候，可采取的刮板輸送機應當為雙向截割、單向移動類的；或者單向截割、下—上移動類，在移動結束之后應當對其進行有效的固定。

2）作業面上針對液壓支架所安裝的防滑防倒設備可以通過適當調整作業面、降低視傾角及有效控制下運超前量的方法。

3）工作面所開展的監管工作應當貫穿于整個生產流程，并且不能存有僥幸心理，在發生問題的時候也不能急于求成，明確原因之后采取有效的措施。