馬驍

摘要： 綜采在傾斜煤層中應(yīng)用具有一定困難并且效果差，采用偽斜布置，有效的解決了這一問題。梅花井煤礦116103工作面采用走向長壁采煤法，工作面傾角達(dá)20°，工作面采用偽斜布置后，有效的保證了支架、刮板輸送機(jī)穩(wěn)定性以及采場壓力的穩(wěn)定。可見，采取合適的偽斜布置綜采工作面，是綜采工藝得以充分發(fā)揮效益的重要手段。

Abstract： The application of fully mechanized coal mining in inclined coal seam is difficult and the effect is poor. The problem can be effectively solved by using pseudo-oblique arrangement. The 116103 working face of Meihuajing Coal Mine adopts the strike long wall coal mining method， the dip angle of the working face is 20°， and the stability of the stent， scraper conveyor and Stope pressure are effectively guaranteed after the pseudo-oblique arrangement. It can be seen that it is an important means to fully utilize the fully mechanized mining technology by adopting appropriate pseudo-oblique arrangement.

關(guān)鍵詞： 綜采；偽斜布置；傾斜煤層

Key words： fully mechanized mining；pseudo-oblique arrangement；inclined coal seam

中圖分類號：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0111-03

0 引言

梅花井煤礦116103工作面所采煤層6及6-1煤，工作面采用單一煤層走向長壁綜合機(jī)械化采煤法，采空區(qū)頂板采用全部垮落法處理。工作面走向長4351m，平均傾斜長220.6m，平均傾角20°。由工作面開切眼沿回采方向2517m范圍內(nèi)為6煤合并區(qū)采高平均4.3m，在分叉區(qū)采高也能達(dá)到3.2m。屬大采高大傾角綜采工作面，工作面自開采以來，采用偽斜布置，采場管理穩(wěn)定，平均單產(chǎn)40萬噸。

1 工作面?zhèn)涡辈贾梅绞郊胺治?/p>

偽斜布置是指將工作面不與運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷垂直布置，與垂直方向存在一個角度，即偽斜角，工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭超前機(jī)尾一段距離，稱為正偽斜，反之工作面機(jī)尾超前機(jī)頭，稱為反偽斜。目前，對反偽斜應(yīng)用不多，本文主要針對正偽斜進(jìn)行分析，機(jī)頭超前機(jī)尾的超前量即偽斜。綜采工作面采用偽斜布置的特點(diǎn)就是降低工作面傾角，從而使綜合機(jī)械化采煤能夠在傾斜及急傾斜煤層中發(fā)揮其最大效益。布置方式如圖1所示。

從圖1中幾何關(guān)系可得

由式（3）可以看出，偽斜布置時偽斜角越大，工作面傾角就越小，可見采用偽斜布置可以減小工作面坡度[1]。

2 采用偽斜布置解決的問題

2.1 工作面支架穩(wěn)定性

支架在工作面主要受自身重力G與來自頂板壓力N，重力G分解為垂直與工作面的力G′與工作面傾向的力F。

支架受向上的摩擦力f+？滋N(yùn)=？滋|（G+N），由此可見工作面傾角越小、支架受頂板壓力越大、工作面與支架摩擦系數(shù)越大支架越不容易下滑，因此，利用偽斜布置工作面，降低工作面坡度，補(bǔ)足支架初撐力，減少工作面淋水可以控制支架的下滑。

另外在大傾角工作面，支架除了容易下滑，還會有倒架等不穩(wěn)定情況，在力F的作用下會造成支架存在一定的傾倒趨勢，并且隨著采高大增大，支架重心也相應(yīng)增高，由F引起的翻轉(zhuǎn)力矩也隨之增大，造成支架穩(wěn)定性更差。另外支架后部垮落矸石向下的壓力以及刮板輸送機(jī)的帶動作用都會造成支架的不穩(wěn)定。合理的布置偽斜，利用偽斜布置可以降低工作面傾角，有效解決支架在傾斜煤層中的不穩(wěn)定性問題。

2.2 刮板輸送機(jī)穩(wěn)定性

在煤層傾角大的工作面回采時，輸送機(jī)最容易上竄下滑，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接的經(jīng)常性變動，從而改變了輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)的合理搭配關(guān)系，造成了工作面不能正常出煤，影響生產(chǎn)效率，刮板輸送機(jī)下滑嚴(yán)重時還會造成工作面機(jī)尾割不透，而影響正規(guī)作業(yè)循環(huán)。

刮板輸送機(jī)在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，但同時刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性也是最難控制的。在自由狀態(tài)中它只受自身重力、摩擦力影響，工作面傾角越小，刮板輸送機(jī)越趨于穩(wěn)定，因此偽斜布置可以減緩其下滑趨勢，另外采用偽斜布置后，工作面在推移刮板輸送機(jī)時給它的推溜力P會產(chǎn)生一個向上的分力P， 越大向上的分力也越大，刮板輸送機(jī)上竄的趨勢也越大，只要采取合適的偽斜布置，便可以解決工作面刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性。

在正常生產(chǎn)中，工作面的傾角以及頂?shù)装鍡l件并不是不變的，采取特定的偽斜布置，也并不能保證刮板輸送機(jī)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，而工作面調(diào)斜又需要大量的時間并且浪費(fèi)工人體力，所以利用合適的偽斜為基礎(chǔ)，結(jié)合其他措施，才是保證刮板輸送機(jī)穩(wěn)定性的有效手段[2]。主要有以下幾種措施：

2.2.1 采取合適的割煤工藝

不同的割煤工藝對刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性也有很大的影響。116103工作面回采過程中采用過單向割煤和雙向割煤兩種割煤工藝。單向割煤在機(jī)尾做機(jī)窩，下行割煤，返機(jī)清浮煤，由于采煤機(jī)是“騎”在刮板輸送機(jī)上割煤，在下行時受截割阻力影響，刮板輸送機(jī)會受一個向上的反作用力。單向割煤工藝可以防止刮板輸送機(jī)下滑，但是如果刮板輸送機(jī)無下滑趨勢的話，單向割煤會導(dǎo)致刮板輸送機(jī)上竄。而采用雙向割煤時，刮板輸送機(jī)在采煤機(jī)上行、下行過程中都會受到向下和向上的反作用力，但是雙向割煤不利于控制刮板輸送機(jī)的下滑。endprint

2.2.2 工作面推移刮板輸送機(jī)方式

推移刮板輸送機(jī)是是單方向的逐步完成的，在推移過程中，已推移部分被推至煤幫受推移千斤擠壓，摩擦力較大，因此較穩(wěn)定，而未推移部分在受到推力后，會產(chǎn)生向上向下的力，由于已推移部分較穩(wěn)定，因此刮板輸送機(jī)彎曲段便會向未推移部分移動，類似于鞭打效應(yīng)。所以從機(jī)頭向機(jī)尾推移刮板輸送機(jī)的過程形成了刮板輸送機(jī)向機(jī)尾方向的竄動，反之從機(jī)尾向機(jī)頭推移刮板輸送機(jī)會使刮板輸送機(jī)向機(jī)頭方向竄動。也就是說從機(jī)頭向機(jī)尾推移刮板輸送機(jī)可以控制刮板輸送機(jī)下滑，從機(jī)尾向機(jī)頭推移刮板輸送機(jī)可以控制刮板輸送機(jī)上竄。

2.2.3 調(diào)整架型

116103工作面三機(jī)配套為：MG750/1920-WD采煤機(jī)、ZY10000-23/50D液壓支架、SGZ1200/2×855刮板輸送機(jī)。支架重38噸，而刮板輸送機(jī)較輕。由于支架較重，相對于刮板輸送機(jī)，支架穩(wěn)定性較高，支架的位移以及支架架型對刮板輸送機(jī)穩(wěn)定性影響很大。支架在移架過程中，抬底后，支架受重力影響，總會出現(xiàn)向下“甩頭”的情況，從而導(dǎo)致刮板輸送機(jī)下滑，而刮板輸送機(jī)下滑后，又會在支架移架時給支架前部一個向下的力，導(dǎo)致支架“甩頭”更嚴(yán)重，如此惡性循環(huán)，會嚴(yán)重影響工作面正常生產(chǎn)。所以，支架工在移架過程中，要嚴(yán)格把握支架架型，及時調(diào)整架型，出現(xiàn)支架向下“甩頭”嚴(yán)重的情況，可以借助單體支柱對支架底座施加輔助力來調(diào)整好架型。

2.3 減少過措施巷、地質(zhì)構(gòu)造的揭露斷面

工作面采用偽斜布置后，在通過一些措施巷或者地質(zhì)構(gòu)造時，可以有效地減少揭露面積。

如圖3，措施巷寬度為D的話，工作面揭露措施巷后，揭露長度為D/sin？酌，偽斜角越大，則工作面揭露長度越短。如果工作面過措施巷時與措施巷平行，那么工作面將同時揭露措施巷，這樣會造成工作面頂板管理困難，極易發(fā)生冒頂事故，而采用一定的偽斜，減少工作面揭露面積，保證了工作面頂板的管理以及降低了工人的作業(yè)難度。

2.4 減少采空區(qū)涌水影響

影響116103工作面回采安全的直接含水層為2煤～6煤間砂巖裂隙孔隙層間承壓含水層下段（4～6煤間），并且116103工作面上部為112201采空區(qū)，預(yù)計(jì)116103工作面最大涌水量達(dá)130m3/h。在采空區(qū)頂板跨落后，采空區(qū)涌水量可能較大，水流會沿工作面流至運(yùn)輸巷，對運(yùn)煤、行人造成嚴(yán)重影響。工作面采用偽斜布置，上部涌水匯集至下部后直接進(jìn)入采空區(qū)，避免了采空區(qū)淋水進(jìn)入運(yùn)輸巷對正常生產(chǎn)造成影響。

3 采用偽斜布置存在的問題

3.1 增加了工作面設(shè)備及維護(hù)投入

工作面采用偽斜布置，工作面長度就會加大，而且偽斜角越大，則相應(yīng)的工作面長度也越大。因此工作面投入的設(shè)備就會增多，平時設(shè)備的維護(hù)成本也隨之增加。由此可見，偽斜越大，工作面長度越大，投入費(fèi)用就越高，工作面開采效率越低。

3.2 工作面上部壓力大

偽斜對工作面頂板壓力分布也有很大影響，合適的偽斜可以解決工作面頂板的應(yīng)力集中，但是偽斜過大，則會造成工作面局部壓力大，對工作面頂板控制不利。116103工作面3月份偽斜基本控制在15m左右，而7月份隨著工作面傾角變大，偽斜調(diào)整至25m。將3月份與7月份支架壓力平均值對比可得，工作面上部壓力明顯大于下部，并且隨著偽斜的增大，上部也壓力越大。當(dāng)工作面?zhèn)涡碧髸r便會造成工作面上部壓力過大，頂板壓力顯現(xiàn)明顯，發(fā)生頂板破碎，煤壁片幫嚴(yán)重等對生產(chǎn)不利的現(xiàn)象。

3.3 上隅角有害氣體積聚增多

116103工作面采用“U”型上行通風(fēng)方式，在工作面上隅角，極易積聚有害氣體，當(dāng)偽斜越大時，上隅角氣體積聚區(qū)域面積也就相應(yīng)增大，因此偽斜過大，不利于上隅角氣體治理。

4 如何布置和調(diào)整偽斜

綜上，可以得出工作面?zhèn)涡辈贾酶纳屏斯ぷ髅嬖O(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，尤其對控制工作面刮板輸送機(jī)“上竄下滑”有很好的效果，但是偽斜太大又會給工作面帶來不必要的問題。所以調(diào)整合適的偽斜，是影響設(shè)備運(yùn)行效率以及生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。從各方面分析，可以看出偽斜的大小對刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性影響較大，所以平時偽斜的調(diào)整，一般根據(jù)刮板輸送機(jī)是否穩(wěn)定來調(diào)整。在傾斜煤層中，一般在工作面設(shè)計(jì)切眼時就將工作面布置成機(jī)巷超前風(fēng)巷的正偽斜，這樣即有利于工作面安裝，也有利于工作面初采初放時的采場控制。如果工作面開切眼未采用偽斜布置，或者開切眼布置的偽斜并不能控制刮板輸送機(jī)“上竄下滑”就要采取相應(yīng)的方法進(jìn)行調(diào)斜。

在回采過程中，如果采取2.2.1、2.2.2、2.2.3中的措施已無法控制刮板輸送機(jī)的上竄下滑，那么就要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整工作面?zhèn)涡?，如果刮板輸送機(jī)下滑，就需要加大偽斜，具體做法可以在機(jī)頭進(jìn)刀，機(jī)尾不進(jìn)刀；如果刮板輸送機(jī)上竄，就需要減小偽斜，在機(jī)頭不進(jìn)刀，只進(jìn)機(jī)尾[3]。

5 總結(jié)

①采用偽斜布置是降低工作面傾角的有效途徑，解決了綜采工藝在傾斜煤層中應(yīng)用中面對的支架穩(wěn)定性、刮板輸送機(jī)穩(wěn)定性等諸多問題。②偽斜過大，對綜采工作面的開采效率、頂板控制、通風(fēng)狀況會造成一定影響，所以在回采過程中要合理的控制偽斜。③采用合適的偽斜布置工作面，可以充分發(fā)揮綜采設(shè)備的優(yōu)勢，提升了綜采工作面的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李厚常.偽斜工作面綜采技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2009.

[2]孟偉峰，劉義新.偽斜布置在復(fù)雜不穩(wěn)定煤層中的應(yīng)用與探索[J].煤炭技術(shù)，2007.

[3]仝澤文，戶信堂.刮板輸送機(jī)上竄下滑現(xiàn)象分析及對策[J].煤炭科技，2007.endprint