大倾角综采工作面开采技术探析

朱绍旭 孙伟 李先龙 李红林

摘 要：大倾角工作面内实施综合机械化采煤时，不可回避液压支架和输送机下滑问题（严重时支架会发生倒翻），给工作面管理带来诸多困难，如何增加这些配套设备的稳定性成为了大倾角开采技术的关键。因此，针对支架与运输机下滑现象，笔者结合现场实践，从机械自身与工艺改进两方面谈了谈防滑防倒措施，以促进矿井安全生产。

关键词：大倾角 综采工作面 稳定性 防滑防倒措施

中图分类号：TD80 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0066-01

随着煤炭开采技术的发展，一些复杂条件下的煤层（如大倾角煤层）也正在采用综全机械化开采工艺，但在此种条件下如何解决开采技术上的难题是我国煤矿企业目前应研究的重点，尤其是要加强大倾角工作面对液压支架与输送机的防滑防倒措施。

1 大倾角下的液压支架稳定性分析

液压支架是综采工作面最重要的矿山机械设备之一，起到支护顶板、防护下方设备及保障行人安全的作用，它的性能发挥直接关系到工作面的生产安全和生产效率，所以应当将支架管理作为煤炭生产的前提。若综采工作面处于大倾角下，液压支架由于受到侧向牵引力作用，表现为沿倾斜方向倾倒和下滑，严重时甚至会引起挤架和倒架，不利于工作面向前推进，同时也会顶板事故埋下安全隐患。

1.1 液压支架失稳原因分析

影响液压支架失稳的因素有许多，一般而言，支架失稳是多种因素共同作用的结果。以枣庄大兴矿业有限责任公司2东303工作面为例，罗列了几条主要影响因素。

（1）工作面采高过大。当采高超出支架的最大支撑高度时，易导致倒架现象发生。其作用机理如图1所示，随着采高的逐渐增加，支架顶部支承压力与自重合力作用线逐渐向下脚方向偏移，一旦超出图1中所示的下脚位置，支架则会发生倾倒。

（2）工作面倾角过大。倾角越大，液压支架倾斜得越厉害，倒架发生机理与采高影响类似，一般来说，当煤层倾角超过18°时，应采取支架防滑防倒措施。

（3）底板松软或割煤不平，致使支架底部受力不均衡而发生倾斜。

（4）顶板不平。当工作出现断层、片帮、局部冒顶时，液压支架控顶时难以有效接触顶板，因局部受力不均造成倒架。

（5）移架过程中支架未达到初撑力之前，由于受自重和煤层影响会沿倾斜方向产生一下滑力，当底座与底板间的摩擦力小于此下滑力时，支架沿侧向移动。

1.2 支架防滑防倒措施分析

（1）针对工作面内顶板破碎、凹凸不平等现象，应采取及时支护、超前支护、带压移架等措施，并至始至终坚持自工作面斜坡低处向高处的移架方式，前者是为了防止支架不能有效触顶而发生倾倒，后者是为了防止采空区跨落矸石冲击支架尾部。

（2）当支架侧移量较大时，可采取间隔移架或从上至下的移架方式，同时保持适当的迎山角以抵消部分水平位移量。必要时可用单体液压支柱斜撑支架或用千斤顶将其扶正。

（3）大倾角工作面内，通过工作面调整角度或设置防滑防倒装置也可以减少支架倒架率。通过装置防滑防倒的关键之处在于控制排（端）头支架的稳定性，例如：排（端）头每3架就必须安放一组防滑防倒千斤顶。

（4）加强采煤机司机作业培训，将顶底板割平，以保证液压支架平行触顶，当工作面内出现局部冒顶时，应按照规定将支架挑平，使其受力均匀。

（5）当工作面底板松软不平时，应采取措施将其垫平，如用圆木托板、千斤顶等。

（6）工作面内的采高必须控制支架的最大支撑高度以内，且要求保有一定余量。

（7）推移刮板输送机时应采取措施防止带动液压支架连体下滑。

2 刮板输送机管理

对于综采作业来说，刮板输送机与液压支架同样重要，两者为配合和互补关系，例如：工作面推进时是靠两者音的作用力与反作用力来实现的。

2.1 工作面设备结构配合关系

（1）通过连接耳板将刮板输送机与液压支架连接起来，利于输送机与液压支架的整体推移。其耳板上的连接孔中部设计成长条形，其目的是便于调整支架与输送机的连接角度，不至于将支架的十字头与推移梁拉坏，两端设计成半圆形孔，用来补偿支架与运输机工作时的上下窜量。连接孔的设计保证了俯采、仰采要求。

（2）支架推移梁前端的十字头和联结中部槽耳子间留有一定的活动空隙，以保证支架与输送机的正常工作和满足工作面的管理要求。

2.2 输送机下滑原因分析

（1）输送机自重与载煤量引起的向下分力增加，导致其沿倾向下滑。

（2）液压支架牵引输送机下滑。

（3）上行割煤时，采煤机使得输送机向下移动。

（4）输送机和液压支架间不垂直，推移时向下倾斜的千斤顶使得其向下滑动。

2.3 输送机防滑措施

（1）由上至下推移输送机。

（2）输送机与转载机间的搭接高度不宜过低，一般应在0.4 m以上，旨在控制底链带上的煤量和增加底链运行阻力。

（3）用锚链将输送机机头和液压支架栓住，防止输送机滑动。

（4）控制好支架与煤壁间、支架与输送机间的角度。

3 回采工艺管理

3.1 提高工作面配套设施稳定性的回采工艺措施

通过将工作适当调整成伪倾斜开采，并结合适量的仰采，以抵消运输机和液压支架的上移量与下移量，起到防滑防倒作用。

在大倾角工作面内，一般采用下行单向割煤方式，采煤机一次采全厚，液压支架随工作推进由上至下进行推移，采煤机割煤后刮板输送机采取弯曲推进方式。随支架与运输机推移，采煤机在工作面上部斜切进刀进行割煤。

3.2 工作面内的回采管理措施

（1）排头支架对其他支架起到锚固与导向作用，因此要保证下端头排头支架的稳定性，并采取措施防止排头支架因局部冒顶发生倾倒。移架时以3台支架为一组，先移中间一架，然后是第一支架和末尾一架，并坚持“少降快拉”原则。

（2）密切关注支架的支护状态，当围岩运动引起支架偏移时，应采取措施及时调整支架的偏移量。

（3）支架推移杆同输送机槽帮在倾斜方向的夹角为87°为宜，既能保持支架的工作状态又能较好的阻止输送机下滑。

4 结语

综上上述，大倾角综采工艺的关键技术在于维持液压支架与刮板输送机的稳定性。煤层倾角是不可控制的因素，只能从配套设备的自身出发或从采煤工艺上采取有效的防滑防倒措施。此外，应加强综采工作面内的设备管理，切实维护好设备的稳定性，并加强工作面人员的组织管理，这些都是实现综采工作面高效安全开采的必要前提。

参考文献

[1] 窦晓峰.大倾角综采工作面开采技术[J].山东煤炭科技，2014（1）.

[2] 刘学业.综采大倾角俯采工作面开采技术研究[J].科技信息，2010（8）.

[3] 陈立才.大倾角综采工作面开采技术[J].华北科技学院学报，2012（7）.