综放工作面运输机上窜下滑控制技术

2022-06-01邱晓念

煤 2022年5期

邱晓念

(晋能控股煤业集团塔山煤矿有限公司，山西大同 037000)

在生产过程中，运输机容易出现上窜下滑现象，对矿井安全生产造成严重影响。为了解决运输机上窜下滑的问题，煤矿工程技术人员对运输机的窜动进行了力学分析[1-2]，对运输机窜动的处理方法及对智能调整运输机窜动的处理方法进行研究[4-6]，现场应用效果良好。但由于煤层赋存条件差异性大，工作面的设备各不相同，对上窜下滑的处理方式也各不相同，需要进一步深入研究。

1 工作面概况

塔山煤矿8303工作面采用三巷布置，分别为2303运输巷、5303回风巷、8303高抽巷。工作面走向长度2 780 m，倾斜长度270 m。煤层厚度5.30～18.73 m，平均厚度11.85 m，煤层倾角1～3°，平均2°。工作面在切巷处两巷高差19 m，随着工作面向前推进，高差逐步减少，最小高差为2 m。在实际开采过程中，运输机经常出现上窜下滑的现象，导致出煤受阻、行人不畅、设备损坏等一系列安全生产问题。

2 上窜下滑的影响

8303工作面运输机出现上窜下滑现象，对安全生产作业造成的影响主要体现在以下几个方面：

1) 机头搭接不合理，造成生产受阻。当输送机出现窜动时，其与转载机之间的搭接长度就会发生变化，机头搭接过长，原煤在运输时会超过转载机的挡煤板，导致转载运输受阻。机头搭接过短，原煤从运输机底槽中拉回，设备运行阻力大大增加，严重时可能造成运输机憋死。

2) 安全通道宽度不足，行人不畅。当运输机出现窜动时，会导致工作面上下两个端头的安全出口受到影响，安全出口的畅通性受阻。

3) 支架出现转向，损坏设备。运输机上窜下滑往往牵动支架上移下滑，支架出现转向，以致歪架、咬架，严重时支架倾斜、倾倒。在移架过程中损坏推移千斤顶、推移框架、支架连接头、连接销等，如图1所示。图1(a)中的支架连接头位置偏向左侧，在实际推移运输机时容易损坏，图1(b)中的支架连接头为正常位置。

图1 8303工作面支架推移框架偏向实图

3 上窜下滑的控制

3.1 确定合理的伪斜长度

8303工作面2303运输巷标高低于5303回风巷(即头低尾高)，因此2303巷需要超前5303巷开采。工作面超前推采距离L(伪斜长度)可根据经验公式(1)[7]计算。

L=L1tan(α/2)

(1)

式中：L为经验伪斜长度，m；L1为工作面倾向长度，m；α为工作面真倾角，°。

工作面的真倾角α随两个巷道的底板变化而变化，其计算见公式(2)：

α=arctan[(h1-h2)/L1]

(2)

式中：h1为5303巷底板标高，m；h2为2303巷底板标高，m。

因此，当8303工作面两个巷道高差为5 m时，伪斜长度L为2.5 m，即2303巷超前5303巷2.5 m，根据巷道高差计算出对应的伪斜长度见表1。

表1 巷道高差与伪斜长度对应值

8303工作面两个巷道之间的高差随着推进呈动态变化，且受到生产工艺等其他因素的影响，单一使用伪斜开采控制上窜下滑时，仍然出现不同程度的上窜下滑，控制上窜下滑的准确度不高。因此，伪斜长度仅作为控制上蹿下滑的一个基础参考值。

3.2 上窜下滑的动态监测

为了控制运输机的窜动，在8303工作面伪斜开采的基础上，对工作面窜动的指标进行动态监测，8303工作面动态监测的指标如下：

1) 掌握巷道地质资料，如巷道底板等高线图，对巷道高差进行预分析，定期对工作面推进前方的窜动趋势进行预测。

2) 确定工作面首尾支架与巷帮的位置关系，每班测量其与巷帮尺寸的变化。

3) 每个循环推出运输机后，观察两节前部运输机槽缝隙之间在底板上留下的煤线，根据煤线的偏向判断运输机的窜动方向。

4) 每班测量运输机机头与转载机的搭接关系，将运输机在转载机的落煤位置作为判断标准。

5) 观察支架推移框架与底座两侧的间隙宽度及推移框架与前部运输机的连接角度，支架推移框架有偏斜的或者连接有歪斜的，根据歪斜方向判断运输机的窜动趋势。

6) 每班测量运输机机头、机尾与巷道中线的位置变化情况。

3.3 上窜下滑控制方法

通过对上窜下滑指标的动态监测，可以精确判断运输机上窜下滑的趋势和程度。根据运输机窜动的实际情况，8303工作面采用长刀调采法、短刀调采法、非均衡推刀法、单向推溜法、拨支架法、综合控制技术等方法进行处理。

1) 长刀调采法。工作面运输机窜动程度一般时，工作面运输机机头(或机尾)过长，以机尾(或机头)为调斜中心进行调刀，一般按比例割煤，如两头一尾的方式进行调刀生产。长刀调采法适用于运输机窜动较快，需要调整的情况。优点是操作相对简单，运输机能够推直保持直线；缺点是中部支架弯曲，需要采取其他的方式进行补充调直。

图3 两头一尾调刀法示意

2) 短刀调采法。工作面运输机窜动程度严重时，从机头开始，采用短刀向下割煤，根据需要向前多推几个循环，最后割通刀调整支架平直度。返刀的位置按照先远后近的原则依次选择在120号、90号、60号等，快速扭转运输机的窜动趋势。短刀调采法适用于运输机窜动迅速，需要急速调整的情况。其优点是见效快；缺点是中部支架弯曲，需要采取其他的方式进行补充调直。

图4 短刀调采法示意

3) 非均衡推刀法。非均衡推刀法是指在正常推刀的基础上，减少头部或者尾部推刀的尺寸，以达到调采的目的。如正常1个循环头尾的进度均为0.8 m，非均衡推刀时将头部(或尾部)的进度减少到0.4 m，这样按照头0.3 m、尾0.8 m的方式推刀。非均衡推刀法适用于运输机窜动缓慢，以及在采用长刀调采法、短刀调采法之后支架直线度较差的情况下进行补充调整。

4) 单向推溜法。工作面运输机窜动程度轻微时，采用单向推溜法，以从尾向头推溜为例，具体做法如下：

当采煤机从机头向机尾时，割煤、移架、不推移运输机，采煤机割通后扫空机道空刀返至斜切进刀处。空刀段由机尾向机头方向推溜至采煤机处，采煤机向机尾割煤斜切进入下一个循环。采煤机后方继续由机尾向机头方向全部推溜，从而完成整部运输机单向推溜作业。

当采煤机从机尾向机头时，按照正常的工序：割煤、移架、推移运输机组织生产即可。

5) 拨支架法。拨支架法是指利用支架侧护板或者使用单体柱辅助，在移架过程中调整支架，使支架底座、推移框架、运输机槽之间的位置关系合理。具体做法如下：

当利用支架侧护板拨支架时，提前收回(或伸出)支架侧护板，使移架后支架到达预期位置。当用单体柱拨支架时，将单体柱一端支撑在上侧邻架的底座或推移框架上，一端支在待移支架的立柱柱窝处，通过远距离操作使支架调向。

6) 综合控制技术。8303工作面在实际生产过程中，上窜下滑的趋势和程度复杂多样，通常选择单向推溜法、拨支架法、非均衡推刀法、长刀调采法、短刀调采法中的一种或者多种方法进行组合应用，最终达到控制运输机上窜下滑的目的。