大倾角大采高工作面设备配套及回采工艺研究

牛晋军

(晋城蓝焰煤业股份有限公司成庄矿，山西 晋城 048002)

晋煤集团成庄矿在4321大倾角俯采工作面采用SGZ1000/3×1000 KW型可弯曲刮板输送机，同时选择ZY12000/28/62D大采高支架154架、ZYG12000/28/62D过渡支架5架、ZYT12000/28/62D端头支架6架与之配套，回采过程中调整回采工艺，对关键性技术措施进行控制管理。通过4321大倾角俯采面的成功回采，成庄矿在综采设备配套及现场管理经验上有了较大的提高。

1 工作面概况

4321综采工作面位于四盘区大巷以南，4315工作面以西，4323工作面以东，成庄矿界以北，4315工作面还未开始回采，4323工作面还未形成。采面走向长度1 871.73 m、倾向长度286.98 m，可采储量4 883 625.21 t。工作面布置方向与煤层走向斜交上、下巷上山，平均坡度10°，局部最大处达22°，切眼到停采线垂直高差218 m。该工作面是成庄矿俯采角度最大的工作面。工作面设备配备见第73页表1。

2 工作面生产情况

4321综采工作面初采期间，由于SGZ1000/3×1000 KW型可弯曲刮板输送机首次采用了变频一体机，在井下现场进行了多次调试。该面使用端头、端尾支架，在与机头、机尾电机配合上经常出现间隙不合适的情况。经过实验研究，对关键性数据进行了确定并在现场管理方面进行了规定。刮板输送机机尾电机与端尾支架间隙为100 mm；机头电机与转载机间距为200 mm；转载机挡煤板距巷帮不小于800 mm等。在回采过程中，部分区段俯采角度大，机组卧底量掌握不好时出现过支架压死或采煤机无法起顶刀割煤的情况。4321综采面平均月产煤287 631 t，最高月产煤361 821 t，创出了中厚煤层一次采全高的佳绩。

3 回采工艺调整

工作面机组割煤仍采用端头割三角煤斜切进刀方式。刮板输送机机尾电机为垂直布置，在顶刮板输送机时要求先顶机尾再顶下部刮板输送机，保证刮板输送机电机与支架有合适的间隙。在端头支架的操作上，要求拉架时必须使用单体支柱辅助移架，防止扎底。将工作面支架分为3个段号，分段包机，段内追机。保证了移架时调架的质量，实现了顺序追机移架的要求。

4 大倾角俯采的工艺研究

4.1 控制采煤机卧底量

按平均俯采角度10°计算，每割一刀煤，顶板下降量为H=sin10°×600=104.2 mm。当局部俯采角度增大时，其顶板下降量也随之增大。为避免因顶板下降采高降低和防止支架压死，采取以下措施：1) 始终使刮板输送机保持规定范围的下扎角度，根据反复摸索的经验，将刮板输送机下扎角度控制在6°～8°，这样自然就抵消了一部分[10°-(6°～8°)]顶板下降量；2) 使采煤机下滚筒保持一定的卧底量。根据计算，要使采高稳定，采煤机卧底量H2=sin(2°～4°)×600=(21～41.8)mm。

控制卧底量的方法：在每一阶段(俯采角度相对稳定段)由技术人员计算出机组卧底量，将卧底范围值标定在采煤机上、下摇臂上。采煤机司机在规定范围内动态掌握底刀，达到稳定控制采高的目的。

表1 工作面设备配备表

4.2 刮板输送机机头超前距的控制

一般工作面防止刮板输送机下滑的主要措施为：工作面刮板输送机布置时机头超前机尾8 m～10 m。大倾角俯采工作面则不同，4321工作面机头使用的是刮板、转一体侧卸装置。由于有推移千斤顶推力F，其产生的分力F1=F×cosa，F2=F×sina，以及由此产生的向上摩擦力f1=F×cosa×u和f1=(F×sina+G)cosa×u，这两个分力在一定程度上克服了部分刮板输送机自重形成的下滑力，加上刮板输送机与转载机为一体布置，稳定性较好。另外，对于大倾角俯采综采面，机头超前量越大，支架尾部的下摆角就越大，则采面就越不易管理。

根据经验，取支架尾部下摆角α=3°，支架与刮板输送机的夹角β=2°，则δ=α-β=1°，于是机头超前量M=L×sinδ=142×sin1°=2.5 m。考虑其他因素的影响，将机头超前量M的波动范围定为2 m～5 m。

4.3 液压支架的调整

大倾角俯采工作面液压支架的支护状态非常重要。掌握不好会不适应采煤机割煤的要求、影响生产；严重的还会造成倒架冒顶。在现场操作上应该按如下要求进行操作：

1) 每排移架必须进行吊架(端头支架更是如此)。吊架的方法有3种：①使用支架顶梁、掩护梁调架千斤顶，降架时将千斤顶伸出撑死，然后降柱将支架底座吊起；②使用一、二级护帮板，降架前将前梁探出，一、二级护帮板紧逼煤壁，然后边降架边移动支架；③使用单体支柱吊架。这3种方法的最终目的是使支架底座的前端在移动时始终处于底板浮煤上。

2) 液压支架的拉移必须做到一步三调，将支架立柱的角度和刮板输送机的角度之和控制在91°～96°范围内，并且要求做到动态测量与控制。同时，班班执行拉线移架，保持支架的直线度。

4.4 防止刮板输送机下滑的措施

1) 刮板输送机要保持平直，出现局部超前或滞后时要及时进行调整。

2) 执行班班端头进尺测量和交接班制度。每刀煤进尺为800 mm。动态控制超前量。

3) 工作面出现下滑严重时，将顶刮板输送机的方向全部改为自上而下，并使用好防滑千斤顶；或采用下行单向割煤，上行跑空刀顶刮板输送机的方法给予解决。

5 对设备选型的建议

1) 从设备配套上看，刮板输送机变频一体机应在地面联合调试后入井安装，杜绝安装后不配套问题。2) 建议胶带机安装可靠的液压抱闸装置，防止下运胶带飞车。3) 建议工作面使用纯净水，并安装反渗透装置和无锡水过滤器，提高液压系统可靠性。

6 结语

通过对成庄矿4321大倾角大采高工作面设备合理选型和配套，合理调整回采工艺，根据工作面坡度控制采煤机卧底量、刮板输送机机头的超前距、支架的平直度等一系列措施，防止了工作面回采过程中出现倒架、咬架、压架等不安全因素发生。本文从工作面设备配套及大坡段回采工艺上，分析了大倾

角大采高工作面回采过程中遇到的困难以及应对措施，改进设备和回采工艺，有效提高了大采高设备在大倾角综采工作面的应用效果，对条件复杂矿井回采工作面有一定的借鉴意义。