浅谈大倾角工作面上窜下滑控制技术

安学东

【摘 要】开采大倾角工作面，控制工作面设备的上窜下滑是其中的关键，控制不好往往造成工作面处于瘫痪状态，无法进行正常生产，甚至造成严重事故。本文介绍了在实践中控制工作面上窜下滑的几种技术，实现了对工作面上窜下滑的良好控制，取得了大傾角工作面的高产稳产。

【关键词】浅谈；大倾角；工作面；上窜下滑；控制技术

0 概况

硫磺沟煤矿（4-5）04综放工作面设计走向长度2636m，倾斜长度180m，煤层倾角22°～25°，平均23°；开采厚度5.5～6.8 m，平均开采厚度6.15m，采放比1：1.05。工作面下口超前上口26m～35m，两巷高差在71m～86m之间。工作面安设119副液压支架，工作阻力7200kN，安设前后部运输机。

1 工作面上窜下滑带来的问题

工作面倾角>19～22°时，工作面上的运输机、支架等设备就会出现自然下滑，单纯采用工作面调斜方式已经无法控制工作面设备的上窜下滑，给生产造成很大影响。

1）造成工作面上下端头安全出口宽度不够，采煤机无法割通溜头或溜尾，带来安全生产隐患。

2）运输机下滑时，运输机与转载机搭接过多，影响转载机运输，甚至会引起转载机堆煤，煤从转载机下帮单边槽溢出；反之运输机上窜时，运输机与转载机搭接过少或脱节时，导致运输机底槽拉回煤，增加设备运行阻力，影响运输机的运转，严重时造成断链事故。

3）由于运输机的上窜下滑带动支架上下移动，导致上下端头空顶面积加大，支护密度减小，易造成冒顶事故。

4）前部运输机上窜下滑，造成液压支架与前部运输机连接处受力，损坏连接头，运输机带动支架移动，又易造成支架挤架、倒架事故。

2 控制工作面上窜下滑技术

2.1 工作面调伪斜技术

在大倾角煤层开采中，顺槽一般沿煤层底板走向布置，工作面切眼则沿煤层倾角布置。煤层倾角较大时，回采工作面方向不要按正倾斜方向布置，而是按照工作面倾角的1/4～1/3设计伪斜角度，让运输机头超前运输机尾，一般超前距离为上下两顺槽高差的一半左右，这样就相当于减缓了煤层倾角，减小运输机下滑分力，来控制工作面的下滑。

2.2 控制液压支架推移前运输机的角度技术

2.2.1 工作面运输机和液压支架推移运输机受力分析

将综放工作面中的运输机视作一个整体，运输机在倾斜煤层正常状态之下和液压支架推移运输机的受力情况分析如图1所示。

在倾斜综放工作面，由于运输机自身重力原因使运输机下滑。当运输机在重力G的分力G1大于运输机与底板的摩擦力T2时，运输机发生下滑，导致液压支架的推移杆与运输机的连接偏移垂直方向。生产过程中，运输机受到自身重力的分力G1和液压支架推力的分力F2之和大于液压支架推移运输机时底板摩擦力T的分力T2，促使运输机下滑加剧。

结合上述分析，当运输机不发生上窜下滑，要满足以下两种条件：

将公式②、③、④、⑤代入方程式组①内，由于设备重量、液压支架推力和摩擦系数均为已知量，影响设备上窜下滑的主要因素为液压支架推移运输机的角度α。因此倾斜工作面控制设备上窜下滑确定液压支架推移运输机的角度非常关键。

2.2.2 采用液压支架侧护板分离控制

（4-5）04综放工作面生产前期调整液压支架方向的方式主要依靠单体支柱配合液压支架的底调千斤顶，采用这种方式只是将液压支架整体上调，而不能改变液压支架与运输机的角度，对设备的上窜下滑控制没有实质作用。

经研究发现，改变液压支架与运输机的角度，必须在液压支架底座箱不动的前提下，使液压支架以某一点作圆弧运动。经过研究，将液压支架下侧顶梁侧推千斤顶和掩护架侧推千斤顶由原1组操作手把控制，改为2组操作手把分别控制顶梁侧推千斤顶和掩护架侧推千斤顶，以实现在移架过程中利用两个侧推千斤顶调整液压支架的形态，从而调整液压支架与运输机的夹角。

根据运输机上窜下滑的迹象，可采取以下操作方式：

1）当工作面设备出现下滑迹象时，在移架时将上架的掩护架侧推千斤顶和本架顶梁侧推千斤顶同时伸出，并将上架顶梁侧推千斤顶收回，三个千斤顶保持供液，待液压支架升实后方可将操作手把归零，使液压支架尾梁向机头方向调整，增大液压支架与运输机的夹角，减小运输机的下滑分力。

2）当工作面设备出现上窜迹象时，在移架时将本架的掩护架侧推千斤顶和上架顶梁侧推千斤顶同时伸出，并将本架顶梁侧推千斤顶收回，三个千斤顶保持供液，待液压支架升实后方可将操作手把归零，使液压支架尾梁向机尾方向调整，减小液压支架与运输机的夹角，增大运输机的下滑分力。

3）当运输机未出现上窜下滑时，在移架时只需将本架的顶梁侧推千斤顶伸出。但必须保证每10组液压支架有3～4组液压支架有200mm的间隙，以用于调架时有充足的空间。

经现场试验，总结出判断运输机上窜下滑的依据：

1）当液压支架底座箱下侧内边与推移杆下侧间距缩小、上下两颗立柱错距大于15cm时，运输机出现下滑。

2）当液压支架底座箱上侧内边与推移杆上侧间距缩小、上下两颗立柱错距小于10cm时，运输机出现上窜。

2.2.3 缩小液压支架推移杆的偏移角度

（4-5）04综放工作面布置的ZF7200/19/38支撑掩护式放顶煤液压支架底座箱宽度360mm，推移杆宽度252mm，在推移运输机时，液压支架推移杆会发生一定量的偏移值，左右偏移值为54mm，偏移角度为±3°51′42″，偏值量程度虽然较小，但仍改变了液压支架推进运输机的角度，因而推移中加大倾斜方向分力的作用，加快运输机的上窜下滑速度。

为减小在推进运输机过程产生的倾斜方向分力，减缓运输机上窜下滑速度，在液压支架推移杆两侧加焊长×宽为1000×100mm的12mm钢板，使左右偏移量减小为42mm，偏向角度减小至±3°0′19″。

2.3 开采工艺控制技术

当工作面设备出现上窜时，采用单向、自上而下顺序推移前部运输机，自下而上的顺序割煤、拉移支架；当工作面设备出现下滑时，采用单向、自下而上顺序推移前部运输机，自上而下的顺序割煤、拉移支架。

2.4 采用辅助调面技术

（4-5）04综放工作面上下顺槽采用沿4-5煤层底板掘进，受地质构造影响，巷道坡度变化较大，造成两顺槽高差变化较大。当工作面超前距离保持不变的情况下，工作面倾斜长度会随高差变化而变化。工作面两顺槽高差基本保持在71m～86m之间，其变化规律如表1和表2。

从表1、表2中可以看出，工作面高差变化和超前距离变化与工作面长度有一定的规律。因此，每天对工作面高差变化和超前距离进行观测和计算，在工作面设备长度保持不变的情况下，利用从40#液压支架向机尾进刀或80#液压支架向机头进刀的大斜式调面方式，辅助改变工作面长度，来控制工作面设备的上窜下滑。

3 工作面控制效果

（4-5）04工作面自2015年5月23日生产以来，通过采用工作面调伪斜、改变支架推移运输机角度、调整割煤工艺等，截止2017年5月20日已安全回采2484m，日均产量8000吨左右，未出现因工作面上窜下滑影响生产，取得良好效果。

4 结论

大倾角工作面的上窜下滑虽然难以控制，但是通过现场表现出的迹象，采取合理、综合性的控制技术，能够将工作面控制于一个良好状态，避免上窜下滑造成事故，影响生产，实现大倾角工作面的高产稳产。

【参考文献】

[1]李俊斌.大倾角煤层综合机械化采煤法[J].煤矿开采，2008，13（5）：3-5.

[2]周帮远，汪厚荣.绿水洞煤矿大倾角煤层综采技术[J].煤矿开采，2002，7（3）：17-19.

[3]王社平.葛泉矿急倾斜煤层综采技术实践[J].煤炭科学技术，2006，34（6）：36-39.

[责任编辑：田吉捷]