綜放工作面運輸機上竄下滑控制技術

邱曉念

(晉能控股煤業集團 塔山煤礦有限公司，山西 大同 037000)

在生產過程中，運輸機容易出現上竄下滑現象，對礦井安全生產造成嚴重影響。為了解決運輸機上竄下滑的問題，煤礦工程技術人員對運輸機的竄動進行了力學分析[1-2]，對運輸機竄動的處理方法及對智能調整運輸機竄動的處理方法進行研究[4-6]，現場應用效果良好。但由于煤層賦存條件差異性大，工作面的設備各不相同，對上竄下滑的處理方式也各不相同，需要進一步深入研究。

1 工作面概況

塔山煤礦8303工作面采用三巷布置，分別為2303運輸巷、5303回風巷、8303高抽巷。工作面走向長度2 780 m，傾斜長度270 m。煤層厚度5.30～18.73 m，平均厚度11.85 m，煤層傾角1～3°，平均2°。工作面在切巷處兩巷高差19 m，隨著工作面向前推進，高差逐步減少，最小高差為2 m。在實際開采過程中，運輸機經常出現上竄下滑的現象，導致出煤受阻、行人不暢、設備損壞等一系列安全生產問題。

2 上竄下滑的影響

8303工作面運輸機出現上竄下滑現象，對安全生產作業造成的影響主要體現在以下幾個方面：

1) 機頭搭接不合理，造成生產受阻。當輸送機出現竄動時，其與轉載機之間的搭接長度就會發生變化，機頭搭接過長，原煤在運輸時會超過轉載機的擋煤板，導致轉載運輸受阻。機頭搭接過短，原煤從運輸機底槽中拉回，設備運行阻力大大增加，嚴重時可能造成運輸機憋死。

2) 安全通道寬度不足，行人不暢。當運輸機出現竄動時，會導致工作面上下兩個端頭的安全出口受到影響，安全出口的暢通性受阻。

3) 支架出現轉向，損壞設備。運輸機上竄下滑往往牽動支架上移下滑，支架出現轉向，以致歪架、咬架，嚴重時支架傾斜、傾倒。在移架過程中損壞推移千斤頂、推移框架、支架連接頭、連接銷等，如圖1所示。圖1(a)中的支架連接頭位置偏向左側，在實際推移運輸機時容易損壞，圖1(b)中的支架連接頭為正常位置。

圖1 8303工作面支架推移框架偏向實圖

3 上竄下滑的控制

3.1 確定合理的偽斜長度

8303工作面2303運輸巷標高低于5303回風巷(即頭低尾高)，因此2303巷需要超前5303巷開采。工作面超前推采距離L(偽斜長度)可根據經驗公式(1)[7]計算。

L=L1tan(α/2)

(1)

式中：L為經驗偽斜長度，m；L1為工作面傾向長度，m；α為工作面真傾角，°。

工作面的真傾角α隨兩個巷道的底板變化而變化，其計算見公式(2)：

α=arctan[(h1-h2)/L1]

(2)

式中：h1為5303巷底板標高，m；h2為2303巷底板標高，m。

因此，當8303工作面兩個巷道高差為5 m時，偽斜長度L為2.5 m，即2303巷超前5303巷2.5 m，根據巷道高差計算出對應的偽斜長度見表1。

表1 巷道高差與偽斜長度對應值

8303工作面兩個巷道之間的高差隨著推進呈動態變化，且受到生產工藝等其他因素的影響，單一使用偽斜開采控制上竄下滑時，仍然出現不同程度的上竄下滑，控制上竄下滑的準確度不高。因此，偽斜長度僅作為控制上躥下滑的一個基礎參考值。

3.2 上竄下滑的動態監測

為了控制運輸機的竄動，在8303工作面偽斜開采的基礎上，對工作面竄動的指標進行動態監測，8303工作面動態監測的指標如下：

1) 掌握巷道地質資料，如巷道底板等高線圖，對巷道高差進行預分析，定期對工作面推進前方的竄動趨勢進行預測。

2) 確定工作面首尾支架與巷幫的位置關系，每班測量其與巷幫尺寸的變化。

3) 每個循環推出運輸機后，觀察兩節前部運輸機槽縫隙之間在底板上留下的煤線，根據煤線的偏向判斷運輸機的竄動方向。

4) 每班測量運輸機機頭與轉載機的搭接關系，將運輸機在轉載機的落煤位置作為判斷標準。

5) 觀察支架推移框架與底座兩側的間隙寬度及推移框架與前部運輸機的連接角度，支架推移框架有偏斜的或者連接有歪斜的，根據歪斜方向判斷運輸機的竄動趨勢。

6) 每班測量運輸機機頭、機尾與巷道中線的位置變化情況。

3.3 上竄下滑控制方法

通過對上竄下滑指標的動態監測，可以精確判斷運輸機上竄下滑的趨勢和程度。根據運輸機竄動的實際情況，8303工作面采用長刀調采法、短刀調采法、非均衡推刀法、單向推溜法、撥支架法、綜合控制技術等方法進行處理。

1) 長刀調采法。工作面運輸機竄動程度一般時，工作面運輸機機頭(或機尾)過長，以機尾(或機頭)為調斜中心進行調刀，一般按比例割煤，如兩頭一尾的方式進行調刀生產。長刀調采法適用于運輸機竄動較快，需要調整的情況。優點是操作相對簡單，運輸機能夠推直保持直線；缺點是中部支架彎曲，需要采取其他的方式進行補充調直。

圖3 兩頭一尾調刀法示意

2) 短刀調采法。工作面運輸機竄動程度嚴重時，從機頭開始，采用短刀向下割煤，根據需要向前多推幾個循環，最后割通刀調整支架平直度。返刀的位置按照先遠后近的原則依次選擇在120號、90號、60號等，快速扭轉運輸機的竄動趨勢。短刀調采法適用于運輸機竄動迅速，需要急速調整的情況。其優點是見效快；缺點是中部支架彎曲，需要采取其他的方式進行補充調直。

圖4 短刀調采法示意

3) 非均衡推刀法。非均衡推刀法是指在正常推刀的基礎上，減少頭部或者尾部推刀的尺寸，以達到調采的目的。如正常1個循環頭尾的進度均為0.8 m，非均衡推刀時將頭部(或尾部)的進度減少到0.4 m，這樣按照頭0.3 m、尾0.8 m的方式推刀。非均衡推刀法適用于運輸機竄動緩慢，以及在采用長刀調采法、短刀調采法之后支架直線度較差的情況下進行補充調整。

4) 單向推溜法。工作面運輸機竄動程度輕微時，采用單向推溜法，以從尾向頭推溜為例，具體做法如下：

當采煤機從機頭向機尾時，割煤、移架、不推移運輸機，采煤機割通后掃空機道空刀返至斜切進刀處。空刀段由機尾向機頭方向推溜至采煤機處，采煤機向機尾割煤斜切進入下一個循環。采煤機后方繼續由機尾向機頭方向全部推溜，從而完成整部運輸機單向推溜作業。

當采煤機從機尾向機頭時，按照正常的工序：割煤、移架、推移運輸機組織生產即可。

5) 撥支架法。撥支架法是指利用支架側護板或者使用單體柱輔助，在移架過程中調整支架，使支架底座、推移框架、運輸機槽之間的位置關系合理。具體做法如下：

當利用支架側護板撥支架時，提前收回(或伸出)支架側護板，使移架后支架到達預期位置。當用單體柱撥支架時，將單體柱一端支撐在上側鄰架的底座或推移框架上，一端支在待移支架的立柱柱窩處，通過遠距離操作使支架調向。

6) 綜合控制技術。8303工作面在實際生產過程中，上竄下滑的趨勢和程度復雜多樣，通常選擇單向推溜法、撥支架法、非均衡推刀法、長刀調采法、短刀調采法中的一種或者多種方法進行組合應用，最終達到控制運輸機上竄下滑的目的。

4 結 語

1) 塔山煤礦8303工作面兩巷高差達到2～19 m，在實際的開采過程中，運輸機經常出現上竄下滑的現象，導致出煤受阻、行人不暢、設備損壞等一系列安全生產問題。

2) 工作面采用調斜控制上竄下滑時，因偽斜長度隨著工作面推進呈動態變化，且受到生產工藝等其他因素的影響，仍然出現不同程度的上竄下滑，控制上竄下滑的準確度不高。

3) 運輸機上竄下滑的指標必須動態監測，包括兩巷道高差、首尾支架的位置關系、機頭搭接位置、支架推移框架位置關系等，通過對指標的動態監測，可以精確判斷8303工作面運輸機上竄下滑的趨勢和程度。

4) 8303工作面上竄下滑的趨勢和程度復雜多樣，上竄下滑的控制必須根據實際情況選擇合適的方法，通常選擇單向推溜法、撥支架法、非均衡推刀法、長刀調采法、短刀調采法中的一種或者多種方法進行組合應用，最終控制運輸機上竄下滑。