董崇軍 劉鵬 趙書遠(yuǎn)

鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司曉南礦 遼寧調(diào)兵山 112700

大傾角煤層的機(jī)械化開采對于我國煤炭工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文結(jié)合曉南礦二水平SE1402工作面的具體情況，從綜采支架受力分析，工作面輸送機(jī)和支架相互作用力分析的角度，對大傾角綜采工作面輸送機(jī)，支架下滑機(jī)理進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的防滑措施，論文的研究結(jié)論具有一定的借鑒意義和參考價(jià)值。

1 工作面簡介

1.1 工作面位置

地表位置：工作面地表位于張莊村東北部，地表為張莊村部分民房及平坦耕地；采動(dòng)影響范圍內(nèi)包括：張莊村部分民房（14戶）、西二注砂井（已報(bào)廢）、兩條村級公路（張莊-宋荒地和曉南礦-張莊）、兩條高壓線（曉南礦-張莊29#、31#）、三條通訊線路和矸石山；工作面地表標(biāo)高63.17m～72m。

井下位置：工作面位于南翼采區(qū)東南部；西部為F23-3斷層；東部為SE1403工作面老空區(qū)；北部為南翼回風(fēng)大巷；南部為南翼采區(qū)可采邊界。

1.2 工作面地質(zhì)構(gòu)造

工作面地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層總體為單斜構(gòu)造，其產(chǎn)狀為：走向24°～55°之間，傾向294°～325°之間，煤層傾角7°～18°之間，北部較緩，向南逐漸變陡。正斷層FSE1402-1、FSE1402-2、FSE1402-3、FSE1402-4、FSE1402-5、F21-2控制了工作面的布置，斷層參數(shù)見表1。

表1 工作面斷層參數(shù)

1.3 煤層、煤質(zhì)情況

煤層情況：本工作面開采的煤層為下含煤段14#煤層。煤層厚度0.90m～3.20m之間，平均為2.27m，工作面兩端薄，向中間逐漸變厚，14#煤層為半亮型，條帶狀結(jié)構(gòu)，貝殼狀斷口，質(zhì)脆，節(jié)理發(fā)育。煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，夾石0～9層，厚度0～1.70m，夾石巖性為炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖。7-2#與14#煤層間距為105～117m。14#與15-1#煤層間距為21.6m～33.2m，平均28m。15-1#煤層厚度為0.30m～0.50m，不可采[1]。

煤質(zhì)情況：該工作面所要開采的煤層為長焰煤，煤質(zhì)較好。本工作面原煤工業(yè)指標(biāo)采用相鄰SE1403工作面煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果：水份（Mt）7.5%，灰分（Ad）37.30%，揮發(fā)份（Vdaf）42.19%，發(fā)熱量（Qnet，ar）3600k/g。

1.4 煤層頂?shù)装迩闆r

煤層頂板：該工作面煤層頂板由偽頂、直接頂與基本頂組成。偽頂：由炭質(zhì)泥巖、泥巖組成，厚度0.05～0.50m，平均0.38m。直接頂：由泥巖、粉砂巖、中砂巖、粗砂巖組成，厚度9.08m～13.62m?；卷敚河纱稚皫r、中砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖組成，14#煤層與12#煤層間距22.6m～29.4m。煤層底板：該工作面煤層底板由粉砂巖、中砂巖、粗砂巖、礫巖及泥巖組成，底板較平整。14#與15-1#煤層間距為21.6m～33.2m，平均28m。

2 工作面設(shè)備布置

工作面共安裝液壓支架191組，其中2組ZTZ22500-19/35型端頭液壓支架，2組ZYG6800-15/35型過渡液壓支架，102組ZY6800-15/35型液壓支架，85組ZZ6400-17/35型液壓支架。采煤機(jī)型號為MG300/720-AWD，刮板運(yùn)輸機(jī)型號為SGZ800/800，轉(zhuǎn)載機(jī)型號為SZZ-800/400，破碎機(jī)型號為PLM-2000，乳化液泵站型號為GRB-315/31.5。

3 綜采工作面設(shè)備下滑原因分析

工作面?zhèn)涡辈划?dāng)主要表現(xiàn)為運(yùn)輸機(jī)上竄下滑。當(dāng)工作面與兩巷垂直，采用兩端頭交互斜切進(jìn)刀時(shí)，工作面支架、運(yùn)輸機(jī)呈現(xiàn)出緩慢下滑，下滑的起源是工作面由上端頭依次往下推移刮板運(yùn)輸機(jī)。當(dāng)工作面坡度角為17°（平均），工作面與兩巷垂直時(shí)，采煤機(jī)從上向下割煤，由上向下依次推移運(yùn)輸機(jī)時(shí)，實(shí)測平均每推進(jìn)一刀，運(yùn)輸機(jī)下滑50mm，采煤機(jī)向上割煤，自下往上依次推移運(yùn)輸機(jī)時(shí)，實(shí)測平均每推一刀，運(yùn)輸機(jī)下滑50mm。

3.1 受地質(zhì)因素影響

SE1402綜采工作面為一單斜構(gòu)造，回順標(biāo)高-397m，運(yùn)順標(biāo)高-473m，運(yùn)回兩巷落差為76m，工作面最大傾角21°。因而支架、運(yùn)輸機(jī)等沿斜面方向會產(chǎn)生一向下的分力，由于支架、運(yùn)輸機(jī)自身重量較大，而下滑分力則較小。所以支架、運(yùn)輸機(jī)等處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，設(shè)備不會下滑，只存在一種潛在的下滑趨勢。當(dāng)推運(yùn)輸機(jī)、拉液壓支架時(shí)，設(shè)備有明顯下滑現(xiàn)象。

3.2 受推移方向影響

采煤機(jī)自機(jī)頭（尾）斜切進(jìn)刀割煤——推運(yùn)輸機(jī)——割三角煤——移液壓支架。隨采煤機(jī)不斷割煤，運(yùn)輸機(jī)被依次逐架推向煤壁。在這種往復(fù)循環(huán)過程中，運(yùn)輸機(jī)發(fā)生相對滑動(dòng)，這種滑動(dòng)主要通過運(yùn)輸機(jī)彎曲段體現(xiàn)，支架推移桿會發(fā)生一定量的左向或右向偏置，偏向程度雖然較小，但必竟不是正向推移，因而推移中要向左或右產(chǎn)生作用分力。當(dāng)采煤機(jī)向機(jī)頭方向割煤時(shí)，由機(jī)尾向機(jī)頭逐架推移運(yùn)輸機(jī)，產(chǎn)生作用分力向機(jī)頭側(cè)，當(dāng)采煤機(jī)向機(jī)尾割煤時(shí)，通過推移運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生的作用分力指向機(jī)尾[2]。

4 設(shè)備管理

4.1 運(yùn)輸機(jī)安裝防滑千斤頂情況及使用方法

（1）在工作面內(nèi)，每12組液壓支架安設(shè)1個(gè)防滑千斤頂，共安設(shè)16個(gè)，其兩端分別經(jīng)圓環(huán)鏈與工作面運(yùn)輸機(jī)和液壓支架底座相連接。

（2）每班必須檢查刮板、鏈環(huán)、連接環(huán)、是否齊全、完整、連接正確，有無磨損超限，啞鈴銷有無折斷。

（3）工作面刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭左右各打設(shè)一顆單體戧柱，單體兩側(cè)墊好木塊，角度適中，每次機(jī)頭推移到位后，立即恢復(fù)好戧柱，防止刮板運(yùn)輸機(jī)下滑。單體戧柱必須用8#鐵線或柔繩固定牢固。

（4）運(yùn)輸機(jī)下滑時(shí)可以使用防滑千斤頂整體向上提拉復(fù)位。每次移架推溜到防滑千斤頂處先將防滑缸內(nèi)壓力卸掉，移架推溜后必須立即恢復(fù)拉緊，防止運(yùn)輸機(jī)下滑。

（5）工作面移運(yùn)輸機(jī)時(shí)，如底板有局部凸起不平處應(yīng)拉底或挑頂，控制在規(guī)程規(guī)定的采高范圍內(nèi)。

4.2 運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測方法

由于工作面傾角較大，正常生產(chǎn)過程中，運(yùn)輸機(jī)輕微的上竄下滑肉眼是無法識別的，運(yùn)輸機(jī)上竄下滑列為工作面重點(diǎn)管理環(huán)節(jié)之一，為避免此情況發(fā)生，在運(yùn)順超前支護(hù)內(nèi)安設(shè)一臺激光指示儀向運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭照射，測量出照射點(diǎn)與運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭卸貨口的相對位置關(guān)系，每班推移運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭前、后各測量一次，發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)有竄動(dòng)情況，及時(shí)采用防滑千斤頂控制運(yùn)輸機(jī)[3]。

4.3 運(yùn)輸機(jī)推移措施

改變采煤工藝也是大傾角綜采工作面防滑的有效措施之一，即：雙向割煤變?yōu)閱蜗蚋蠲海擅簷C(jī)下行時(shí)割煤、移架，但不推移運(yùn)輸機(jī)，上行時(shí)采煤機(jī)跑空刀、推移運(yùn)輸機(jī)，使運(yùn)輸機(jī)每循環(huán)都自下端頭逐架向上端頭推移。

4.4 液壓支架防滑、防倒措施

（1）在日常生產(chǎn)過程中，先拉移坡度較高處的液壓支架，使其達(dá)到初撐力，再拉移相鄰的液壓支架，拉移坡度較低處液壓支架時(shí)，通過操作防倒千斤頂輔助裝置的配合，保證液壓支架不倒、不擠，操作人員要互相配合好，保證液壓支架支護(hù)狀態(tài)。

（2）當(dāng)拉移液壓支架向下傾倒不嚴(yán)重時(shí)，也可以使用液壓支架側(cè)護(hù)板調(diào)整支護(hù)狀態(tài)，要求液壓支架側(cè)護(hù)板“一正一反”或者側(cè)護(hù)板分開供液，從而保證調(diào)整液壓支架的質(zhì)量。

4.5 采煤機(jī)防滑

大傾角綜采工作面采煤機(jī)管理也是重點(diǎn)管理之一，由于工作面傾角較大，采煤機(jī)正常割煤至前后三角煤時(shí)、停機(jī)后或正在檢修時(shí)，采煤機(jī)容易通過慣性向下竄動(dòng)，造成人身傷害或損壞設(shè)備，直接制約著安全生產(chǎn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，每天交接班時(shí)必須對采煤機(jī)的液壓制動(dòng)器進(jìn)行試驗(yàn)，確保靈活可靠使用，同時(shí)在運(yùn)輸機(jī)前后最后一塊銷排上各安裝一個(gè)限位裝置，當(dāng)采煤機(jī)割煤前后三角煤時(shí)，通過限位裝置，保證采煤機(jī)不竄動(dòng)，采煤機(jī)正常檢修停機(jī)后，在采煤機(jī)前后行走部銷排孔各安裝一個(gè)限位裝置，保證檢修安全。

5 應(yīng)用效果

SE1402綜采工作面在切眼大傾角狀況下，采取各種方式調(diào)斜，有效控制了運(yùn)輸機(jī)的下滑，使生產(chǎn)得以正常有序進(jìn)行。SE1402綜采工作面切眼最大自然坡度21°，調(diào)斜防滑技術(shù)在該面成功推廣應(yīng)用后，效果顯著，在整個(gè)回采過程中未出現(xiàn)過一次運(yùn)輸機(jī)、支架的上竄下滑，通過液壓支架側(cè)護(hù)板的合理使用保證了工作面質(zhì)量，平均月產(chǎn)達(dá)到10萬噸。