煤矿大倾角综采工作面的防倒滑技术研究

2020-10-18邓文峰

机械管理开发 2020年9期

邓文峰

（霍州煤电集团汾源煤业有限公司，山西忻州 034000）

1 支架下滑问题

随着综采技术的日益发展，大倾角作业面中出现的支架下滑问题逐渐成为其最难解决的一个问题。由于地质条件存在较强的特殊性，在作业面中支架受到上覆岩层的影响，重力会随着法向及切向而产生一种相关的分量，并且将会随着倾角的不断变化而变化。支架在切向所产生的分量会随着倾角的扩大而不断增加，但是在法向方向上产生的分量会逐渐降低，从而导致支护系统所受到的有效载荷持续降低，导致外荷载不断增加，使工作面安装的支架出现了严重的下滑、倾倒等问题；同时煤层出现的倾角将会不断增大，顶底板所产生的移近量也不断降低，上覆岩层所形成的重力也会随着层面所形成的法向力而逐渐减少，下滑力也持续提升，从而导致支架在侧向所形成的载荷不断增加。为此，应当在支架上方安装科学的防倒滑装置，确保液压支架具有静态防倒滑性能[1]。

2 防倒防滑措施

2.1 刮板输送机的防滑

刮板输送机在综采作业面工作时所产生的下滑问题常常会导致支架不断下滑，同时也将导致其机头与转载机的机尾无法进行有效对接，使煤体聚集在作业面的端头处，导致机头无法正常运行。为了有效避免刮板输送机下滑，除了对下运超前量进行有效控制之外，还需要采取下列几点措施：

1）安装防滑千斤顶。图1所示为具体的安装方式，每间隔10 m就需要在其支架的底座设置一个刮板输送机的机槽，在千斤顶的一侧则需要利用链条4来将其固定于刮板输送机2的机槽上，另一端则需要在支架底座1上面来进行固定。链条所设置的长度必须要确保合理的松紧性，促使在回收的时候可以将两端都绷紧。在将输送机进行向前移动的时候，千斤顶需维持有效的拉紧状态，但是由于推移过程存在较大的拉力，依旧导致输送机继续向前移动，但是不会产生下滑问题，在移动支架之后依旧保持拉紧状态。在使用防滑设备的时候，将链条进行绷紧之前，必须要保证所有人员全部撤离，避免因刮链、断链而损害到人员的安全。从实际的操作过程来讲，防滑千斤顶仅仅发挥了辅助效果，在某种程度上可极大避免输送机产生下滑的问题。在回采的过程中，输送机常常会产生一定的上窜下滑的问题，这就是由于没有安装防滑千斤顶，或者千斤顶失去效果的原因[2]。

图1 输送机防滑千斤顶的安装

2）输送机的机头应当高出转载机机尾一定的距离，避免煤石、矸石等进入到底槽内，降低底链运行过程中的阻力。

3）严格控制刮板输送机的移设顺序。当下滑问题过于严重的时候，其所需的输送机主要有两类，分别为双向截割、单向位移或者单向截割、下-上位移。

4）借助单体液压支架对机头进行相关的固定，在进行推移的时候，首先需要固定操作机头，之后在底座下端安装一个单体支柱，然后再继续进行推移工作[3]。

5）在将输送机进行移动的时候，其机头上安装的防滑及固定设备不能同时撤除，在移完之后需要及时锚固。

2.2 液压支架防倒防滑

当煤层倾角不断扩大的时候，液压支架具备的稳定性会受到影响，表现在：

1）当支架随着煤层在倾向上所产生的分力大于底板与底座之间产生的摩擦力时会向下移动。

2）当作业面中存在的局部地段产生较大的倾角时，液压支架所具备的重力作用线将会高于底座所处的边界，此时就会产生倾斜；还有一部分支架的顶端由于受到相应的力的影响而产生了一种力矩，从而导致支架出现了倾斜的问题。

3）采空区及顶板上岩石发生移动的方向逐渐与顶底板存在的法线形成偏离，在发生冒落的时候，在作业面产生倾斜的方向上，其支架也会受到一个相关的力，导致支架发生了倾斜问题。支架前后两侧具有一定的下滑特性，导致其砰石子会随着地板产生一种下冲的力，也会造成支架出现移动问题。

针对以上这些状况，应当采取以下几点措施来控制支架，避免其失去稳定：

1）作业面需要维持最佳的调斜，并对下运的超前量进行有效的控制，对视倾角进行合理的调整，促使支架重力在煤层倾向上所产生的分力不超过底板与底座之间存在的摩擦力。

2）当煤层出现了过大的倾角之后，在与上下平巷相互接近的部位分别设置防倒防滑设备，其安装形式见图2，防倒防滑千斤顶2的一端经过链条5而在支架上面形成回转，并在千斤顶1上方进行一圈的绕组，之后再使用专门生产的部件4来进行固定，另一端则是利用链条5和底座3与6形成连接。

3）为了使工作面的支架与顶板产生一个良好的接顶，或者在对支架进行移动之后，确保支架保持支撑力的状态，与顶底板之间因不具备较大的摩擦力而持续产生下滑问题，应当采取间隔移架的方法，并确保支架可以成为一个合理的迎山角，从而在顶板出现沉降之后消除所形成的水平位移量。需采取有效的支护措施来维护工作面下端头的支架。在第一组支架机头的一段设置一个3 m的托梁，一梁三柱，与支架进行密切的连接，不能出现前窜，极大增强了排头支架所具有的稳定性。放顶煤作业面中机头上所安装的十组支架无法开展放顶煤的活动，避免顶板与支架之间不能形成较好的接顶，采空区存在的滚动矸石将会从支架的顶部、尾端及侧面对支架产生冲击。

图2 支架防倒防滑装置

3 刮板输送机的运行方向控制

为了使其可以满足地质条件所产生的变化，在作业面需要开展大小面的对接，有些时候还应当进行调斜转弯，这就要求输送机严格遵照其所要求的方向来进行移动。

3.1 工作面大小面对接防滑防倒实例

某煤矿在215工作面上方的出口产生了水煤泥溃出的问题，里作业面中机尾一端所安装的三个支架无法向前移动，当这一作业面在开展大小面对接时，现有的支架无法实现生产的需求。因此，在采面进行到对接面的时候，首先需要经过伪斜回采来将支架和刮板输送机的中部槽进行上调，当机头产生2 m的小面时，再利用加机尾的形式来降低对接的空间宽度，当里作业面与对接部位之间距离为7～10m的时候可以开展正常的推采，同时对于里作业面中安装的支架，还需要进行适当的调整。通过这种方法可以确保机尾挡煤板与外部小面最下端的支架脚恰好可以擦肩而过，对接空间也只有200～300 mm的宽度，从而确保该工作面的大小面可以顺利对接。

3.2 工作面调斜转弯防滑防倒

该环节必须要遵照以下几点原则：

1）作业面的两端都必须配置一个前移量，同时也不能过于着急，应当将调斜角进行有效划分，使其成为多个小角，每次操作都必须通过割通刀进行。

2）对两巷的进尺进度进行严格控制，并做好标记。

3）在对转弯进行调斜的时候，为了避免输送机产生蹿跳问题，应当对存在于机头与机尾之间的顶中部槽进行有效的控制。

4）必须对支架进行有效的调整，这一操作应当基于侧护板来进行，同时需要运用防滑千斤顶，在某些状况下还需要借助水压来对支架进行调整。

5）在完成一组通刀之后需要对作业面进行适当的调整，并且要确保煤壁保持割齐状态，作业面上所安装的支架将会成为一个直线，可以为下一个转角打好基础。

6）在进入到下一个调斜之前必须要对上一次调斜循环完成之后的支架进行合理的调节。

7）对转弯工作进行调斜的时候，为了使作业面上安装的支架与其他相邻近支架之间不具有明显的错位，并且与顶板及底板互为垂直，不会出现倾倒问题，作业面应当开展科学有效的放煤，禁止放煤过度。

3.3 刮板输送机的控制

最恰当的方法就是事先采取措施。在输送机出现下滑之后，再采取措施就无法取得较理想的效果了，此时就无法利用设置机头的手段来将输送机移动上去。由于输送机的运行存在较强的滞后性，尤其是正处于下滑状态的时候，是无法运用这种方法来取得所需效果的，甚至还会因为没有控制好加机头而出现移动的失误。最恰当的控制方法就是在刮板输送机不断下滑的时候，依据两个巷道之间存在落差的1/2和下运超前量之间的差值来对加刀的情况进行控制。同时对架向进行一定的调整，促使输送机不断发生移动，直至达到预先设定的部位，最终到输送机停止下滑，或者刮板输送机处于下滑状态，但是加刀量已基本合适的时候，应及时停止。此外，还需要强化工作面的监管工作。