综采工作面设备上窜下滑原因分析及预防措施研究

2020-07-12

探索科学(学术版) 2020年4期

陕西蒲白西固煤业有限责任公司陕西渭南 715600

1 引言

在目前的煤矿生产中，通过各种类型综采设备的应用提升了煤矿开采效率，提高了安全保障能力。随着综采工作面各类综采机械设备种类和数量不断增多，尤其是在工作面地质条件比较复杂、煤层倾角较大的情况下，容易出现综采工作面设备的上窜下滑问题，影响综采工作面的正常推采，对煤矿安全和高效生产造成一定影响。这就需要分析此问题的原因并研究和采取相应的预防措施。

2 某综采工作面概况

以渭北煤田的某综采工作面为例。该面采用走向长壁综合机械化一次采全高采煤法，开采5#煤层，煤层赋存较为稳定，煤层倾角变化不大，煤层倾角约为8°～12°左右，煤层平均厚度3.5m。根据上下顺槽已揭露的情况分析，该工作面地质构造相对复杂，共有7条正断层发育，受煤层赋存和断层影响，该面两顺槽起伏较大，沿工作面方向倾角10°左右，最大倾角达到16°。工作面采用MG300/730-WD1双滚筒采煤机机械落煤，采煤机滚筒配合SGZ-730/500刮板机铲煤板装煤，刮板输送机、转载机、可伸缩胶带输送机联合运煤，采用ZY4300/16/35液压支架支护顶板，最小采高1.6m，最大采高3.5m，设计采高3.2m，循环进度0.6m，采用全部垮落法处理采空区顶板。

3 综采工作面设备上窜下滑原因分析

3.1 受煤层倾角变化的影响在综采工作面生产中比较常见底板起伏或单斜现象，工作面长度随之发生变化，容易导致工作面输送机机头上窜下滑现象，出现与运输巷转载机之间的搭接异常现象，并造成端头支架无法对运输巷起到支护作用或者端头支架贴帮难于移架等问题。

此外，在综采工作面处于俯采状态时，一旦出现两顺槽坡度不相等的情况，而且这两种巷道的坡度都超过了6°，在割煤作业中则会造成输送机和支架的上窜问题。这主要由于工作面上半部落底下坡时会将弦边变为股边，这就会使得煤壁变短量超过了下滑量。但是在下落地随着运输巷由股边变位弦边的过程中，又会出现煤壁变长亮超过输送机下滑量的情况，会造成运输巷输送机不接煤的问题。

3.2 受工作面调斜或者两顺槽推进度不一致的影响在工作面推进过程中，根据地质变化有时需将工作面调斜，若工作面的上端头推进较快，下端头推进较慢时，液压支架的推拉杆会存在一个向下端头的分力，当多架液压支架的推移分力之和大于输送机底板的摩擦力时，输送机就会出现向下滑动的趋势，如果不及时调整，下滑位移更加明显，反之就会出现上窜。

3.3 受重力、切割阻力和牵引力等的影响当煤层倾角增大时，支架在自身重力的作用下，升降支架过程中慢慢向下滑动，造成支架推拉头向另一侧上偏，推移输送机后造成输送机上窜。在使用中还会受到切割阻力以及采煤机牵引等因素的影响，容易在输送机推移时出现下滑问题。同时由于支架和连杆以及前部输送机连接，一旦出现输送机下滑的问题则会造成连杆偏斜，导致输送机顺着这些偏斜方向移动，同样也会带动支架顺着这个方向下移。在经过多次上述现象之后就会不断积累输送机和支架的下滑量，容易导致输送机机头对运输巷挤压而对后部煤炭运输造成严重的影响，导致出现重大安全事故等问题。

4 综采工作面设备上窜下滑预防措施

4.1 上窜预防措施一是如果在综采工作面处于俯采状态且两巷坡度一样，都在5°以下，为了防止上窜问题，则需要采取下行顺序推移输送机和支架的方式。如果已经出现了后部机头过长而影响接煤的问题，则需要应用液压支柱对刮板输送机进行整体上推来保证二者之间的合理搭接。二是针对同样为俯采状态下的综采工作面，如果回风巷的坡度比运输巷的小，则可以对工作面进行调斜处理，同样应用下行顺序推移方式来防止输送机和支架上窜。也就是对工作面进行调斜时调整为上部超前但是下部落后的状态，实现工作面设备合力方向的改变。这样就可以利用进刀时产生的下滑量和设备自重引起的下滑量来对上窜量进行平衡。而上述调斜角度需要按照运输巷的坡度来确定，比如在切巷的坡度为10～20°时，且运输巷的坡度为10～25°时，而且运输巷的坡度比回风巷的大，则需要经过调节之后确保回风巷超前5～10m来预防上窜问题。

4.2 下滑预防措施同样是在俯采作业中，如果煤层倾角在5°以内，为了预防工作面设备下滑问题可以采取上行顺序推前部设备的方式。针对已经出现的后部机头过短和无法正常接煤的问题，则可以通过单体液压支柱对后部刮板输送机来推动，确保设置之间的顺利搭接，解决下滑造成的问题。此外，也可以通过调斜的方式，将工作面调成下部超前而上部落后的状态，实现对设备前进方向的改变，利用进刀产生的反作用来平衡设备的下滑量，保证设备之间的顺利搭接。在上述调斜过程中，针对切巷坡度在10°以下的情况，通常调节运输巷超前3～6m。而如果此坡度超过10°但是在18°以下，则需要调节超前8～14m。如果坡度超过了18°但是在25°以内，或者仅仅是局部在30°以上，两巷也是平巷，则可以调节超前为15～22m，在上述调斜过程中需要保证设备前部连接正常以及工作面平直。