孔祥利，王建行，楊春學(xué)

(北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司，北京 100013)

隨著大型機(jī)械化設(shè)備在煤礦生產(chǎn)的運(yùn)用，生產(chǎn)效率得到巨大提高，綜采工作面布置長度變長，提高了礦井的回采效率。工作面布置長度的增加給設(shè)備的管理帶來困難，尤其是刮板輸送機(jī)的“上竄下滑”問題表現(xiàn)尤為突出。刮板輸送機(jī)的“上竄下滑”導(dǎo)致上、下兩端頭的安全出口不符合要求，轉(zhuǎn)載輸送機(jī)貼煤壁，采煤機(jī)無法割透機(jī)頭底板三角煤，導(dǎo)致采煤機(jī)滾筒截割轉(zhuǎn)載輸送機(jī)槽幫損壞設(shè)備等諸多問題，嚴(yán)重制約綜采工作面的安全回采[1，2]。本文以生產(chǎn)實(shí)踐中對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的控制經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析研究刮板輸送機(jī)的控制方法和改進(jìn)措施，充分發(fā)揮刮板輸送機(jī)的最大功效，確保工作面的安全高效回采 。

1 工作面及刮板輸送機(jī)概況

1.1 工作面概況及開采條件

賽蒙特爾煤礦3408綜采工作面傾斜長度233.5 m，走向長度2540 m，采用綜合機(jī)械化一次采全高采煤方法。工作面為一向南西的單斜構(gòu)造，煤層傾角1°～3°。主運(yùn)輸巷布置帶式輸送機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載輸送機(jī)和破碎機(jī)，輔助運(yùn)輸巷布置設(shè)備列車。工作面主、輔助運(yùn)輸巷均是矩形巷道，寬度5.5 m。工作面布置SGZ1000/1710中雙鏈刮板輸送機(jī)與SZZ1200/375型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)搭配使用，兩者采用交叉?zhèn)刃兜霓D(zhuǎn)載方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載運(yùn)輸，工作面正常回采期間，刮板輸送機(jī)機(jī)頭距安全出口1.3～1.7 m，轉(zhuǎn)載機(jī)里側(cè)距煤壁控制在0.5～0.9 m，保證采煤機(jī)能夠割透煤壁。支架使用ZYT8600/24/48 二柱掩護(hù)式液壓支架?；夭晒に嚵鞒蹋焊蠲骸萍堋埔乒伟遢斔蜋C(jī)→清煤，前滾筒割頂，后滾筒割底。采用手動(dòng)推溜方式。推溜滯后采煤機(jī)后滾筒15～30 m，推移千斤頂逐次推出。

1.2 刮板輸送機(jī)“上竄下滑”危害

工作面回采期間，刮板輸送機(jī)會(huì)出現(xiàn)“上竄下滑”現(xiàn)象，將刮板輸送機(jī)向主運(yùn)輸巷的位移定為“上竄”，向機(jī)尾方向的位移定為“下滑”[3]。刮板輸送機(jī)的“上竄下滑”是工作面技術(shù)管理的一項(xiàng)重要工作，最重要的是提前控制和預(yù)防，一旦發(fā)生就極難控制，帶來的危害有[4-6]：

1)導(dǎo)致兩端頭安全出口變小，不符合《煤礦安全規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定。

2)導(dǎo)致轉(zhuǎn)載輸送機(jī)機(jī)頭或機(jī)尾貼靠采側(cè)煤壁，采煤機(jī)滾筒無法割通底板處三角煤，刮板輸送機(jī)無法正常推移，需人員處理三角煤，工作區(qū)域存在片幫傷人風(fēng)險(xiǎn)。

3)導(dǎo)致支架倒架，頂板支護(hù)質(zhì)量下降，頂板管理困難。

4)導(dǎo)致支架傾斜，支架前梁兩端與煤壁的端面距不一致，采煤機(jī)司機(jī)割煤時(shí)產(chǎn)生視野誤判，造成采煤機(jī)滾筒割前梁機(jī)電事故。

5)刮板輸送機(jī)“下滑”嚴(yán)重時(shí)，造成刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載輸送機(jī)夾角變大，轉(zhuǎn)載輸送機(jī)脫離帶式輸送機(jī)中線，落煤點(diǎn)不正，帶式輸送帶跑偏，造成生產(chǎn)事故和中斷，夾角變大造成刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載輸送機(jī)連接啞鈴銷斷裂，生產(chǎn)設(shè)備分離。

2 原因分析和常用規(guī)控制方法的不足

查閱眾多學(xué)者對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的研究成果[7-15]，筆者對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的原因及控制方法進(jìn)行了分析總結(jié)，并通過實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中遇到的問題，對其相應(yīng)的控制方法不足進(jìn)行了總結(jié)。

2.1 刮板輸送機(jī)“上竄下滑”原因分析

1)工作面上下兩順槽標(biāo)高落差大，由于生產(chǎn)設(shè)備的自重，使工作面生產(chǎn)設(shè)備向標(biāo)高低的巷道發(fā)生位移。

2)工作面傾斜角度變化時(shí)，液壓支架的推移桿對刮板輸送機(jī)的作用力角度變化，造成刮板輸送機(jī)“上竄下滑”。

3)工作面范圍內(nèi)的底板起伏，使刮板輸送機(jī)在工作面的起、伏點(diǎn)所受的牽引力不同，造成刮板輸送機(jī)的“上竄下滑”。

4)機(jī)頭、機(jī)尾的推溜方式對刮板輸送機(jī)的定點(diǎn)有直接影響，單向推中部槽時(shí)向推溜方向發(fā)生位移。

5)采煤機(jī)割煤時(shí)受到的阻力會(huì)對刮板輸送機(jī)作用相反的力，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)位移。

6)刮板輸送機(jī)的運(yùn)煤方向和雙電機(jī)的啟動(dòng)順序造成刮板輸送機(jī)受力發(fā)生位移。

2.2 刮板輸送機(jī)“上竄下滑”常用控制方法的不足

當(dāng)工作面刮板輸送機(jī)出現(xiàn)“上竄下滑”后，通常采用以下方式進(jìn)行調(diào)整控制：

1)調(diào)整工作面?zhèn)涡苯嵌龋ㄟ^割煤時(shí)甩頭或甩尾，改變刮板輸送機(jī)機(jī)頭或機(jī)尾的超前距離，改變工作面?zhèn)涡苯嵌龋瑢?shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的控制。工作面調(diào)斜對刮板輸送機(jī)剛出現(xiàn)“上竄下滑”征兆時(shí)，作用效果顯著?！吧细Z下滑”一旦發(fā)生，常規(guī)長工作面調(diào)斜速度慢，對刮板輸送機(jī)控制難度較大，甩面時(shí)一套流程只能采出正?；夭擅毫康囊话?，工作效率較低。

2)改變推移刮板輸送機(jī)的方式，由雙向推移改為單向推移，使刮板輸送機(jī)一直受到單一方向的力，控制和調(diào)整刮板輸送機(jī)的位移。此方法對工作面頂板的穩(wěn)定性要求較高，特別是周期來壓、頂板破碎時(shí)，單向推移時(shí)無法拉移超前架及時(shí)護(hù)頂，造成冒頂事故，此方法在使用時(shí)受到限制。

3)使用液壓支架側(cè)護(hù)板調(diào)整支架相對于刮板輸送機(jī)的角度，從而改變推移桿對刮板輸送機(jī)的作用力方向來控制和調(diào)整刮板輸送機(jī)的位移。此方法同樣受到頂板完整性和周期來壓影響，在使用時(shí)受到限制。另外，此方法還受到液壓支架自身狀態(tài)影響，再生產(chǎn)實(shí)踐中，液壓支架服務(wù)年限長，結(jié)構(gòu)件老化，底座、頂梁和四連桿的連接件配合間隙變大時(shí)，頂梁側(cè)移而無法帶動(dòng)底座移動(dòng)，造成支架倒架，無法實(shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”控制，支護(hù)狀態(tài)也無法保障。

4)采用采煤機(jī)單向割煤，使用采煤機(jī)割煤方向受到阻力的反作用力，改變刮板輸送機(jī)受力方向，來控制和調(diào)整刮板輸送機(jī)的“上竄下滑”。此方法雖對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”起到控制作用，但此方法效率低，不利于工作面的高效回采。

5)在液壓支架前采用液壓單體輔助控制刮板輸送機(jī)，此方法難控制預(yù)伸出量，液壓支架前空間大，無遮擋物，受到作用力時(shí)，容易造成液壓單體飛崩，對操作人員安全構(gòu)成威脅。

3 控制刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的實(shí)踐改進(jìn)

3408綜采工作面在回采到距開切眼位置378 m處，機(jī)頭安全出口1.6 m，轉(zhuǎn)載輸送機(jī)里側(cè)距煤壁0.6 m，采煤機(jī)可以正常割通轉(zhuǎn)載輸送機(jī)里側(cè)底板三角煤如圖1(a)所示，在后續(xù)回采過程中，刮板輸送機(jī)出現(xiàn)“下滑”，機(jī)尾安全出口變小，同時(shí)轉(zhuǎn)載輸送機(jī)里側(cè)與煤壁靠死，已無法割通底板三角煤，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)推移困難，發(fā)生“漂刀”現(xiàn)象。針對刮板輸送機(jī)“下滑”情況，現(xiàn)場采取了甩機(jī)頭的回采方式進(jìn)行工作面調(diào)斜，依照之前控制經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過兩個(gè)生產(chǎn)班的調(diào)斜之后，刮板輸送機(jī)“下滑”趨勢會(huì)消失并穩(wěn)定，之后會(huì)“上竄”到合適位置，再通過甩機(jī)尾、調(diào)架等組合方式進(jìn)行回調(diào)，直至刮板輸送機(jī)穩(wěn)定并保持合適的安全出口寬度。但在本次控制過程中出現(xiàn)了“下滑”無法控制的情況，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)活動(dòng)。經(jīng)過研究分析，總結(jié)出在不同工況和不同環(huán)境下，以上方法的不足和改進(jìn)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)：

圖1 固定機(jī)位單向推溜刮板輸送機(jī)上竄示意

1)工作面調(diào)斜在刮板輸送機(jī)出現(xiàn)“上竄下滑”初級階段具有良好的效果，也是控制刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的重要方法和必要工序。在3408工作面出現(xiàn)“下滑”后，采取甩機(jī)頭的方法對工作面進(jìn)行調(diào)斜，刮板輸送機(jī)一直未出現(xiàn)向機(jī)頭移動(dòng)跡象，轉(zhuǎn)載輸送機(jī)與煤壁緊貼，機(jī)尾超前機(jī)頭達(dá)到32 m，傾斜角度達(dá)到8°如圖1(b)所示，經(jīng)分析，工作面調(diào)斜過度，工作面相對變長，刮板輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾向工作面縮進(jìn)，造成轉(zhuǎn)載輸送機(jī)被拉向煤壁。由于刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載輸送機(jī)直角搭接，刮板輸送機(jī)傾斜角度過大時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)也隨著發(fā)生傾斜，偏離帶式輸送機(jī)中線，造成落煤點(diǎn)不正撒煤。過度調(diào)斜后，其他措施也失去作用。針對過度調(diào)斜，通過甩機(jī)頭回調(diào)工作面傾斜度，將超前距離調(diào)整到8 m，此過程中采用大阻力油缸將機(jī)尾固定，限制刮板輸送機(jī)向機(jī)尾“下滑”，采取單向推移和調(diào)整支架角度相結(jié)合的方法，將被拉入工作面的刮板輸送機(jī)推至機(jī)頭，實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)“上竄”，如圖1(c)所示。

2)工作面出現(xiàn)“上竄下滑”跡象時(shí)，需要快速采取措施對刮板輸送機(jī)進(jìn)行控制，長工作面調(diào)斜速度慢，效率低，在實(shí)踐中采取了短面調(diào)斜的方法，即在工作面100#架處和70#架處進(jìn)行三次甩面，使機(jī)尾超前機(jī)頭三個(gè)機(jī)尾，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)斜，如圖2所示。此過程要注意在掛線位置要進(jìn)行回刀或跟架，防止回刀位置拖后。

圖2 短面調(diào)斜示意

3)工作面由于底板變化出現(xiàn)起伏，在3408工作面這次刮板輸送機(jī)的調(diào)整中，工作面70#—90#架為整個(gè)工作面的低洼點(diǎn)(如圖3)，工作面調(diào)斜和單向推移刮板輸送機(jī)使刮板輸送機(jī)擁擠在低洼點(diǎn)，其無法向機(jī)頭方向移動(dòng)。由于落差較大，提刀留底煤的方法無法快速將低洼點(diǎn)提平。針對這種情況，采取了在低洼點(diǎn)刮板輸送機(jī)中部槽下墊道木，將中部槽墊平，將彎曲的中部槽展開，再結(jié)合單向推中部槽方法，使刮板輸送機(jī)向機(jī)頭方向移動(dòng)。

圖3 快速展平刮板輸送機(jī)示意

4)在利用液壓支架側(cè)護(hù)板調(diào)整液壓支架角度時(shí)，由于工作面采高大(4.0～4.2 m)，液壓支架服務(wù)年限長，結(jié)構(gòu)件老化嚴(yán)重，頂梁、四連桿、底座的銷軸和連接部配合間隙變大等原因，導(dǎo)致采用頂梁側(cè)護(hù)板調(diào)整時(shí)頂梁移動(dòng)，底座不動(dòng)，造成倒架，無法改變支架底座及推移桿與刮板輸送機(jī)的角度，從而無法改變對刮板輸送機(jī)的作用力方向，還會(huì)因倒架造成支護(hù)質(zhì)量下降。針對這種情況，設(shè)計(jì)選取了一種架間易操作的伸縮油缸，降下需要改向的支架頂梁，收回側(cè)護(hù)板，采取遠(yuǎn)程供液打出油缸，使用油缸在液壓支架底座尾部對液壓支架進(jìn)行調(diào)向，改變液壓支架底座及整體角度，使推移桿對刮板輸送機(jī)的作用力向機(jī)頭方向改變，這樣再結(jié)合單向推溜方法，實(shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)的控制和調(diào)整。如圖4：改變F1作用力方向?qū)崿F(xiàn)刮板輸送機(jī)“上竄”。

圖4 液壓支架架尾調(diào)架示意

4 結(jié) 語

針對綜采工作面刮板輸送機(jī)的“上竄下滑”問題，提出工作面快速調(diào)斜、快速展平刮板輸送機(jī)、機(jī)尾(機(jī)頭)固定單向推溜、油缸輔助調(diào)整支架等方法，實(shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的控制，在實(shí)踐中要多種措施協(xié)調(diào)共用，快速實(shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)的控制和調(diào)整，防止因“上竄下滑”嚴(yán)重導(dǎo)致設(shè)備損壞或生產(chǎn)事故。為在控制刮板輸送機(jī)“上竄下滑”處理的問題上提供了實(shí)踐及技術(shù)支撐。