趙俊杰
(山西汾河焦煤股份有限公司三交河煤礦,山西 洪洞 041600)
三交河煤礦2-2-501 綜采工作面兩巷落差13.5~37.3 m,回采期間,受工作面地質(zhì)條件、人員操作等因素的影響,造成工作面支架、刮板輸送機上竄下滑,嚴重時造成兩巷端頭安全出口不足0.8 m,甚至端頭支架緊靠煤幫,生產(chǎn)效率降低。本文以2-2-501 綜采工作面為例,采用相關技術及工藝,有效解決了支架及刮板輸送機上竄下滑問題。
2-2-501 工作面順槽長度1240 m,切巷長度160 m,副巷高于正巷13.5~37.3 m,工作面坡度4.8°~13.1°,煤層平均厚度1.9 m,循環(huán)進度600 mm。受地質(zhì)條件限制,末采位置時切巷自然坡度為13.1°,工作面停采位置時切巷自然坡度為13.2°。工作面設計偽斜為4.4°,即正巷超前副巷12 m。實際當工作面距末采位置剩余15 m 時,正巷超前副巷22 m,刮板輸送機及支架不下滑。
(1)受地質(zhì)條件限制,兩巷坡度較大時,刮板輸送機受自身重力影響,產(chǎn)生下滑趨勢。
根據(jù)現(xiàn)場實際分析斜面上物體的受力情況,如圖1 所示。
F動= Gμcosα=mgμcosα,F(xiàn)靜= Gsinα=mgsinα,
式中:F 為指向運順的下滑分力,N;M 為刮板輸送機機身負荷(包括自重和載重),kg;α 為工作面傾角,(°);μ 為動摩擦因數(shù)。
圖1 斜面物受力分析
經(jīng)分析,工作面坡度越大,刮板輸送機下滑的趨勢越大。
(2)煤炭向下運輸,采煤機向機尾割煤等綜合作用下,使刮板機產(chǎn)生下滑趨勢。
(3)刮板輸送機下滑時帶動支架推移梁向下產(chǎn)生偏移趨勢,拉架時造成支架下滑,當采取的調(diào)斜措施不當,多次拉架后,使支架與刮板輸送機下滑。
(4)支架初撐力不足,支架上方頂板破碎等原因造成支架接頂不實,使支架頂梁在重力作用下向機頭側(cè)傾斜,造成支架下滑。
(1)刮板輸送機下滑后,容易造成煤溢出轉(zhuǎn)載機擋板外,使得設備的運行阻力增加,情況嚴重,甚至造成輸送機不能正常運轉(zhuǎn),或者損壞。
(2)刮板輸送機上竄下滑后,為保證轉(zhuǎn)載機正常搭接,上端頭安全出口不足0.8 m,為確保安全出口暢通,需擴幫,增加了回采過程中的工序和勞動強度,降低了勞動效率。
(3)刮板輸送機上竄下滑可造成支架上竄下滑,造成端頭需支護的面積增大,增加了端頭工的勞動強度及危險性。
(4)采煤機割不透煤壁,需采用人工處理三角煤,增加了采煤工序,加大了工人勞動強度,降低了正規(guī)循環(huán)率。
正常生產(chǎn)期間工作面受地質(zhì)條件的影響,切巷與正、副巷不垂直,存在一個角度,即偽斜角,偽斜角一般設計為切巷坡度(真傾角)的1/3~1/5。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,切巷坡度小于10°時工作面容易調(diào)整掌握,工作面切巷坡度大于10°時,工作面的偽斜較難掌握。偽斜是一個較復雜、技術性較強的關鍵值,因此,在現(xiàn)場調(diào)斜期間,坡度較大時不僅需調(diào)整偽斜角,還需采取其他工藝進行輔助。
工作面切巷坡度大,將工作面調(diào)成上端頭超前下端頭一定距離,是解決工作面支架與刮板輸送機下滑的有效方法。超前距離計算如下:
設將切巷調(diào)斜,使切巷與上端頭巷道垂線成α角,若刮板輸送機及支架未出現(xiàn)滑移情況,則刮板輸送機將上竄600sinα(mm)。其中,600 mm 為循環(huán)進度。當α=0 時,每推進一個循環(huán),刮板輸送機下滑36 mm。若要刮板輸送機不下滑,必須600sinα=36(α=3° 26′)。
圖2 偽斜角為α
設偽斜距離為X,則X =Msinα,其中M 為工作面長度(160 m),故X=9.6 m。
實踐中,將2-2-501 工作面調(diào)斜采成上端頭(機頭)超前下端頭(機尾)9.6 m。
將采煤機雙滾筒割煤變?yōu)閱螡L筒割煤,采煤機向下割煤時,移架但不頂溜;采煤機向上割煤時跑空趟,采用支架推移刮板輸送機,使刮板輸送機每循環(huán)都自下向上頂溜。
為確保刮板輸送機不下滑,可借助外力,在支架推移刮板輸送機期間同時斜向上給刮板輸送機一個力,阻止其下滑。即:工作面每15 架準備一根單體液壓支柱,推移刮板輸送機前,把單體柱液壓支柱放置在刮板輸送機下滑方向,尾部放置在刮板輸送機溜槽底部,頂部卡在臨近支架底座位置,推移刮板輸送機主要通過單體液壓支柱與支架同步完成。
防止工作面溜子上竄下滑,要在工作面推進期間調(diào)整好機頭機尾的推進次數(shù),如果工作面?zhèn)涡苯钦{(diào)大了,會造成刮板輸送機上竄,反之則下滑。因此,主要需要做如下工作。
(1)將工作面在垂直方向調(diào)斜,即上端頭超前下端頭一定距離,控制支架不下滑。
(2)自下而上推溜。
(3)控制好支架推移桿,確保支架推移桿不向下偏。
(4)機頭打戧柱,固定機頭,減少或防止機頭下滑。為保證刮板輸送機不上竄下滑,需采取以下措施:
① 工作面坡度小于5°時采取的調(diào)斜措施。當工作面兩巷落差在13.5~14 m 之間時,切巷坡度在4.8°~5°范圍內(nèi),工作面采用調(diào)整偽斜角來確保刮板輸送機不下滑。根據(jù)公式計算偽斜角為1.67°,正巷超前副巷4.7 m 時可確保刮板輸送機不上竄下滑。
② 當工作面坡度大于5°、小于10°時采取的調(diào)斜措施。當工作面兩巷落差在14~28 m 之間時,切巷坡度在5°~10°范圍內(nèi),采用兩種方式對工作面進行調(diào)斜:a.采用調(diào)整偽斜角將正巷調(diào)整超前副巷4.7~9.3 m;b.采用割上下刀的方式即機組從副巷進刀割上刀煤(下刀煤盡量留浮煤)不拉架及時打出前伸縮梁支護頂板,待割透機頭后,向機尾方向割下刀煤(清浮煤)拉架、推溜方式進行生產(chǎn),可確保刮板輸送機不上竄下滑。
③ 當工作面坡度大于10°、小于11.2°時采取的調(diào)斜措施。當工作面兩巷落差在28~34 m 之間時,切巷坡度在10°~11.2°范圍內(nèi),采用四種方式對工作面進行調(diào)斜:a.采用調(diào)整偽斜角將正巷調(diào)整超前副巷至少9.3~10.5 m;b.機頭打戧柱將機頭固定牢固,減少機頭下滑;c.采用割上下刀的方式即機組從副巷進刀割上刀煤(下刀煤盡量留浮煤)不拉架及時打出前伸縮梁支護頂板,待割透機頭后,向機尾方向割下刀煤(清浮煤)拉架;d.采用多拉機頭少拉機尾,即拉一次機尾、兩次機頭,或兩次機尾、三次機頭可確保刮板輸送機不下滑。
④ 工作面坡度大于11.2°時采取的調(diào)斜措施。當工作面兩巷落差在34 m 時,工作面正巷距末采線剩余18.4 m,副巷距末采線剩余43.4 m,正巷超前副巷15 m。末采時兩巷落差為37.3 m,切巷坡度為13.1°,工作面末采線為副巷超前正巷10 m。如果正副巷均推至末采線必須在正巷推進18.4 m 期間將副巷推進43.4 m,即正巷拉一次機頭副巷最少拉2.5 次機尾,在正常推進期間還必須確保刮板輸送機不下滑。在以上特殊情況下,采用三種方式對工作面進行調(diào)斜:a.采用割上下刀的方式即機組從副巷進刀割上刀煤(下刀煤盡量留浮煤)不拉架及時打出前伸縮梁支護頂板,待割透機頭后,向機尾方向割下刀煤(清浮煤)拉架、推溜方式進行生產(chǎn);b.機頭打戧柱將機頭固定牢固,減少機頭下滑;c.采用單體柱配合支架推移刮板輸送機,工作面每15 架準備一根單體液壓支柱,推移刮板輸送機前把單體柱液壓支柱放置在刮板輸送機下滑方向,尾部放置在刮板輸送機溜槽底部,頂部卡在臨近支架底座位置,單體柱相對支架成30o夾角向機尾方向給力,推溜期間單體柱起主要作用,支架頂溜器輔助可有效減少刮板輸送機下滑量。
(1)通過對綜采工作面刮板輸送機及支架上竄下滑的原因進行剖析,得出了兩巷落差造成坡度是主要原因。
(2)提出了采取調(diào)整偽斜角、自下而上推溜等方法控制上竄下滑,并在現(xiàn)場采取了4 種措施,有效避免了刮板輸送機上竄下滑,保證了正常生產(chǎn)。
(3)2-2-501 綜采工作面調(diào)斜技術及應用成功解決了該工作面上竄下滑的問題,為同類型工作面的調(diào)斜技術提供了技術經(jīng)驗。