王晉鵬

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽(yáng)煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

0 引言

刮板輸送機(jī)作為煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵機(jī)械裝備，其安全、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)回采工作面煤矸運(yùn)輸效率有著決定性的影響。在回采過(guò)程中，因輸送機(jī)安裝技術(shù)和操作水平的差別，回采層產(chǎn)層和地質(zhì)情況的差別，導(dǎo)致了輸送機(jī)作業(yè)過(guò)程中易發(fā)生上下跳躍，導(dǎo)致了煤矸石的輸送效果明顯降低；同時(shí)也會(huì)對(duì)刮刀輸送機(jī)的安全操作產(chǎn)生一定的不利作用。針對(duì)山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)某煤礦4317 工作面，對(duì)工作面在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)上躥下跳的的影響因素進(jìn)行研究。

1 4317 工作面概況

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)某煤礦4317 工作面在3 號(hào)煤層一橫四盤區(qū)北側(cè)的西邊。工作面地面海拔范圍為969～1093 m，煤層底板海拔范圍為523～555 m，工作面的開采區(qū)域?yàn)樽呦蜷L(zhǎng)度318.9m、傾斜長(zhǎng)度195.0m，煤層厚度的最大值為6.12 m[1]。

4317 工作面開采的3 號(hào)煤層，該煤層厚度最大值為6.12 m，厚度最小值為5.84 m，煤層的平均厚度為6.09 m。煤層老頂是一種薄砂巖，厚7.40 m，呈淡灰色，中間質(zhì)，主要成分是石英，其次為長(zhǎng)石，含有石屑，硅泥質(zhì)，薄層夾泥巖條；普式硬度、單向抗壓強(qiáng)度、單向抗拉強(qiáng)度的均值分別為8.12、81.47 MPa、3.62 MPa。采用泥質(zhì)巖石直接頂板，其厚度為5.17 m，特征為黑色，凹凸形斷裂，縱向節(jié)理，內(nèi)表面有劃傷，含有石母和許多植物的礦物。結(jié)果表明：普式硬度、單向抗壓強(qiáng)度、單向抗拉強(qiáng)度的均值分別為3.53、0.84 MPa、35.41 MPa。

2 工作面回采現(xiàn)狀及問題分析

2.1 工作面回采現(xiàn)狀

4317 工作面綜采一體化機(jī)械化開采技術(shù)，采煤機(jī)采用的型號(hào)為上海煤機(jī)MG450/1020-WD，刮板輸送機(jī)采用的型號(hào)為山東煤機(jī)生產(chǎn)的SGZ880/2×525kW，支架由金鼎煤炭機(jī)械造，ZF7200/17/33.5 型中間架125 架，ZF7200/17/33.5 排頭排尾架7 架，利用操縱閥門裝置對(duì)支座的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了控制，截至到現(xiàn)在，工作面已經(jīng)開采了252 m。

SGZ880/2×525 kW 皮帶運(yùn)輸機(jī)前端由1 個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，尾部1 個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，全部使用525 kW 的變頻式一體電動(dòng)機(jī)，額定工作條件下電壓為3300 V。在開采初期，由于刮板輸送機(jī)的上竄下跳，不但會(huì)影響到采場(chǎng)的安全開采，也會(huì)降低運(yùn)輸效率，還會(huì)增加設(shè)備的維護(hù)成本。查閱統(tǒng)計(jì)部門對(duì)4317 工作面的故障情況統(tǒng)計(jì)，在回采的過(guò)程中，累計(jì)出現(xiàn)9 次刮板運(yùn)輸機(jī)上下跳動(dòng)的現(xiàn)象，造成4 次皮帶鏈斷裂，造成電機(jī)損壞1 臺(tái)，刮板斷裂4 節(jié)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)52.4 萬(wàn)元，既造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也影響了開采的效率。

2.2 問題分析

2.2.1 煤層傾角影響

1）4317 工作面回采煤層為3 號(hào)煤層，其傾角平均值為7°，在回采過(guò)程中，因受煤層傾斜角度的影響，刮板輸送機(jī)會(huì)出現(xiàn)滑落現(xiàn)象，且下滑方向指向傾角小的方向，經(jīng)實(shí)地觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)其滑動(dòng)量隨煤層傾角增加而增加；在采煤斜度為15°的情況下，需要在刮板輸送機(jī)上設(shè)置防滑機(jī)構(gòu)；在煤層傾斜度低于3°的情況下，刮板輸送機(jī)是比較穩(wěn)定的。

2）在考慮到煤體傾斜角度的情況下，使用液壓托架推進(jìn)式推拉器推進(jìn)式刮刀轉(zhuǎn)速送機(jī)過(guò)程中，推拉桿在水平方向上會(huì)對(duì)刮板輸送機(jī)造成一個(gè)斜向下的橫向分動(dòng)力，并隨傾斜角度和推進(jìn)速率增大；4317 采區(qū)初期開采時(shí)，采煤速度12 m/d，采煤速度高，使用液壓推拉分力對(duì)輸送帶的影響很大，很可能發(fā)生滑移。

2.2.2 管理不到位

1）4317 采空區(qū)刮板式輸送機(jī)在滑移后，使其尾端的煤粉積累較多，在啟動(dòng)的一剎那，載荷會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速提升，由此造成了剩余鏈條的跳動(dòng)異常。

2）由于采場(chǎng)刮板鏈的維修保養(yǎng)工作不到位，刮板鏈在長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)載下磨損嚴(yán)重，刮板鏈拉長(zhǎng)，造成刮板鏈張緊力達(dá)不到規(guī)定值，出現(xiàn)松弛的問題，容易在刮板運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)刮板的上下跳動(dòng)。

2.2.3 斜切進(jìn)刀方式影響

4317 采煤機(jī)為平底斜切刀片，在采煤機(jī)斜切進(jìn)刀時(shí)，由采煤機(jī)逆推作用于刮板輸送機(jī)，其推力稱為F1和F2；分力F1的方向垂直于刮板輸送機(jī)，F(xiàn)2的方向與刮板輸送機(jī)平行且與輸送機(jī)的運(yùn)行方向相對(duì)。當(dāng)F1的數(shù)值較大時(shí)，刮板式輸送機(jī)和采煤機(jī)上會(huì)出現(xiàn)上跳現(xiàn)象，在F2比傳送帶的摩擦力大的情況下，傳送帶會(huì)發(fā)生下滑。

3 上竄下跳判斷方法

3.1 通過(guò)支架推移箱梁與底座出現(xiàn)夾角判定

前半段上的機(jī)座上的橫箱橫梁傾斜到機(jī)頭方向，刮板要下降；前半段的機(jī)架將移動(dòng)箱的橫梁傾斜到機(jī)尾方向，刮板輸送機(jī)要上移；同時(shí)，由刮板驅(qū)動(dòng)的托架也會(huì)使其與煤墻產(chǎn)生一個(gè)角度。

3.2 通過(guò)順槽刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接或轉(zhuǎn)載機(jī)與巷幫距離判定

在轉(zhuǎn)載機(jī)與巷幫等間距的情況下，若不能與末端卸車刮片相連接，說(shuō)明刮片機(jī)上竄，否則為滑動(dòng)。側(cè)卸刮刀和鏟斗機(jī)尾占據(jù)井巷的安全通道，說(shuō)明刮刀往下滑動(dòng)，否則為上竄。

3.3 兩巷高差變化來(lái)預(yù)知刮板機(jī)是否上竄或下跳

由于工作面兩個(gè)出口底板標(biāo)高的變化，特別是在回順底板高度平整度較差的情況下，運(yùn)輸巷標(biāo)高差將會(huì)相對(duì)增加。即隨著工作面斜率的增大，刮刀滑移的可能性增大，反之往上爬的可能性就越大。

4 刮板輸送機(jī)上竄下跳防治措施

4.1 加強(qiáng)刮板輸送機(jī)檢修維護(hù)力度

綜采工作面刮板輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)18 h 后，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行一次全面的檢修，重點(diǎn)是針對(duì)刮板鏈松弛、刮板變形、機(jī)頭移動(dòng)等問題，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即進(jìn)行整改。

4.2 工作面?zhèn)涡闭{(diào)整

在推拉刮板輸送機(jī)上，由于存在偽斜度，由于刮板式運(yùn)輸機(jī)和液壓機(jī)構(gòu)之間存在一定的角度，在斜面上不可避免出現(xiàn)力的作用，所以通過(guò)對(duì)綜放區(qū)的假傾斜進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以有效地防止其滑移?，F(xiàn)場(chǎng)觀察、研究了在工作面出現(xiàn)正、偽斜的條件下，采用增加前部的回采率，并及時(shí)進(jìn)行假斜，在采場(chǎng)發(fā)生正、偽斜后，對(duì)機(jī)首段提前尾區(qū)5～6 m進(jìn)行了治理，可以有效地預(yù)防設(shè)備的滑落。

利用兩條隧道的出口高度差進(jìn)行滑移控制，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中有著最廣泛的應(yīng)用，同時(shí)操作的便捷性較高。公式如下：

式中：HA為運(yùn)輸巷在工作面出口處標(biāo)高，m；HB為回風(fēng)巷在工作面出口處標(biāo)高，m。

應(yīng)注意的是，僅靠前距來(lái)控制刮板機(jī)上竄滑是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)采取綜合措施加以控制。由于理論上的超前距離只有在刮板很平坦、無(wú)高低不平的情況下才會(huì)出現(xiàn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，受多種影響，工作面坡度也會(huì)隨之改變。按“不割砰只割煤”的準(zhǔn)則，在沿著煤體切割后，如果底面發(fā)生上下波動(dòng)，將會(huì)對(duì)刮片的上躥和滑動(dòng)產(chǎn)生一定的不利作用。為避免出現(xiàn)假傾角，采取調(diào)架、上行推溜等措施。不然，刮板不僅不向上移動(dòng)，還會(huì)不斷地向下滑行，如圖1 所示。

圖1 工作面?zhèn)涡奔皟上锍熬嗍疽鈭D（單位：mm）

4.3 機(jī)頭人為把底板割成弧狀減緩下滑

如在圖2 中用虛線表示的那樣（虛線表示回采煤層頂?shù)装澹瑢?shí)線表示原煤層頂?shù)装澹?，終端機(jī)座的基座仍然保持原狀，3～4 個(gè)機(jī)座的基座升高100～200 mm，5～10 個(gè)機(jī)座的基座被切割為一個(gè)圓弧，把滑座的滑移力分成了向下的滑動(dòng)力和滑移阻力，從而減緩了滑移。

圖2 工作面機(jī)頭底板割成弧形防滑示意圖（單位：mm）

4.4 各種輔助措施減緩下滑

回風(fēng)巷裝有帶錨鏈的液壓缸或卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引的刮刀。單側(cè)割，設(shè)備向下切頂，不推滑，上側(cè)掃尾；每次推入刮刀機(jī)頭后，將其傾斜于刮板和頂部，然后將其上滑；前車支架為單體傾斜支撐，下部調(diào)油缸，側(cè)護(hù)板，單體輔助，每一架都要調(diào)整，使得支架與煤壁垂直，并有1°～3°的迎山角，或先拉動(dòng)機(jī)尾，反復(fù)推拉，并以機(jī)頭為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)架，以減少刮板的滑落。

4.5 采用“調(diào)度數(shù)”布置減緩下滑

從圖3 可以看出，在不能采用綜放法而采用綜采法的情況下，在掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)從機(jī)頭巷道沿著頂板開挖，機(jī)尾巷在底板上開挖；切割機(jī)首設(shè)在頂板上，尾部設(shè)在底板上，人為地減小了斜率，減緩了刮板的滑動(dòng)，缺點(diǎn)是存在較多遺煤，燃燒率大。

圖3 厚煤層工作面“調(diào)度數(shù)”布置防滑示意圖

4.6 設(shè)備調(diào)整

為了防止刮板式運(yùn)輸車出現(xiàn)上竄打滑的問題，可以調(diào)整推拉刮板式運(yùn)輸車的方位，在刮板輸送機(jī)沿機(jī)頭滑下時(shí)，由前向后拖拽輸送機(jī)，并由后向后進(jìn)行拉架；這樣可以確保刮板輸送機(jī)的滑行方向與上竄方向相反。

4.7 調(diào)整端卸式刮刀與翻斗機(jī)搭接部位的下滑坡度

較大時(shí)選用端卸式，而較小的采用側(cè)卸式。它是采用了末端卸料和裝載機(jī)分開的優(yōu)點(diǎn)，將鏟車尾部向上或向下與刮片設(shè)備搭邊，從而克服了打滑頂巷幫不能移動(dòng)或上跳后出煤的難題。

4.8 V 型轉(zhuǎn)采時(shí)采用綜合措施防止下滑

V 形轉(zhuǎn)采法，機(jī)頭運(yùn)動(dòng)較少，尾部運(yùn)動(dòng)較多。轉(zhuǎn)采頭可以縮短，不能擴(kuò)大。設(shè)置為虛中心的偽斜調(diào)采，以1∶4 的比例將機(jī)頭和尾部均勻地分割，“先短后長(zhǎng)，后通全刀”，對(duì)下滑進(jìn)行控制。

4.9 安裝回柱絞車

在工作面刮板輸送機(jī)發(fā)生上竄下滑的情況時(shí)，可以采用單體支撐，在工作面上，每間隔10 個(gè)支撐加設(shè)單個(gè)立柱，單個(gè)立柱的底部支撐著刮板輸送機(jī)，上部支撐著一個(gè)液壓支架的頂梁，并且可以在刮板輸送機(jī)的下行方向（前面或后面）上設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)的絞盤，并且把提升機(jī)的纜繩和刮片傳送器相連，從而避免其滑動(dòng)。

4.10 增加刮板槽防止上竄下滑

在刮板式運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)跳動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)在其上增設(shè)刮板溝槽，使其長(zhǎng)度提升，從而使其品質(zhì)得到改善，同時(shí)增加了與基材的黏合強(qiáng)度，避免了刮刀輸送帶的上升和滑動(dòng)。

4.11 安裝刮板鏈張緊監(jiān)測(cè)裝置

由于鏈條的松緊性不滿足要求，不僅會(huì)對(duì)運(yùn)輸?shù)男Чa(chǎn)生不利的影響，而且很容易發(fā)生斷裂、漂鏈等問題，特別是在受拉時(shí)，容易產(chǎn)生滑鏈上跳，當(dāng)受到的拉力較大時(shí)則容易發(fā)生斷裂。因此，可以在前端設(shè)置一組張緊監(jiān)控設(shè)備，它包括滑動(dòng)齒輪、控制器、滑道、齒輪嚙合傳感器等部件。當(dāng)刮板鏈條松脫或不能充分嚙合時(shí)，由傳感器向控制器發(fā)送信號(hào)，由控制器控制動(dòng)作帶動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到拉緊刮板鏈條的功能。因此，避免了由于滑輪鏈條的松脫而導(dǎo)致的上下跳。

5 結(jié)語(yǔ)

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)某礦4317 工作面早期開采過(guò)程中，由于刮板輸送機(jī)經(jīng)常發(fā)生上下竄的情況，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了探討，并給出了相應(yīng)的防治措施，從實(shí)際使用結(jié)果來(lái)看，通過(guò)對(duì)該工藝的改進(jìn)，皮帶運(yùn)輸車的上下跳情況大為改觀，利用該技術(shù)后，設(shè)備的故障率降低了82%，全年的維修費(fèi)用減少了27.8 萬(wàn)元，確保了礦井后期的安全高效的開采，對(duì)同類礦井具有實(shí)際借鑒意義。