大倾角综放工作面上窜下滑的原因及防治

文/张红义

大倾角综放工作面上窜下滑的原因及防治

文/张红义

霍州煤电吕临能化公司庞庞塔矿井工作面切巷坡度18°～42°，煤层厚度6.3m左右，采用综采放顶煤技术回采。由于工作面倾角大，支架、输送机常常出现上窜下滑，现就产生的原因及治理进行一些探讨。

一、工作面支架、输送机上窜下滑原因

1. 特殊的地质条件

（1）煤层底板对金属的摩擦系数0.35～0.40，相对应的摩擦角为18°～20°。因工作面常有淋水以及降尘洒水，使摩擦系数进一步降低，致使煤层倾角在12°时，就有可能由于输送机和支架的自重引起下滑。工作面倾角大，支架重力沿煤层倾斜方向的分力大于支架底座与底板间的摩擦力，并且沿工作面排列的液压支架倾斜角度自然加大，在升架、降架和移架过程中，支架受自身重力作用，有向下侧方下滑的趋势。另外，工作面倾角大，工作面输送机出现下滑，带动支架下滑更易发生。

（2）工作面的顶板受构造影响，顶板破碎，再加上支架顶梁接顶效果不好或支架顶梁上方塌空，造成支架受力不均，导致支架下滑现象发生。

2.设备原因

工作面长度比支架与刮板输送机长，工作面两端头推进速度与工作面内的推进速度不一致，支架与刮板输送机不能保证与工作面一条线，设备局部弯曲过大，使在移架与推刮板输送机时不能按正常工序进行，因此极易发生窜动，一旦窜动量过大，就会出现支架、输送机下滑。

3.现场管理不到位

（1）采煤机司机在割煤过程中，由于操作不当或注意力不集中，使工作面采高超过液压支架的允许采高范围时，出现支架接顶效果不好，再加上支架重心上移，稳定性相对较差。

（2）推移不当，次数过多地从工作面某端开始推移。

（3）输送机机头与转载机机尾搭接不当，导致输送机底链反向带煤、底板没割平或移输送机时过多浮煤及硬矸进入底槽，致使底链与底板摩擦阻力过大，均能引起输送机下滑。

（4）工作面刮板输送机控制不当，造成上窜下滑，带动支架下滑。当煤层倾角大于12°时，由于输送机自身重力原因使输送机下滑，如图1所示。输送机在重力G的分力G1的作用下下滑，导致支架的推拉杆与输送机的连接偏移垂直方向。生产过程中因为重力的分力G1及推力F的分力F2的合力作用促使输送机下滑加剧，推拉杆的偏移更加严重，从而加剧输送机的窜动，造成支架下滑。液压支架受力如图2所示。F1为输送机窜动对支架产生的拉力。Fy1为顶板动、静压对支架产生的压力沿煤层倾向方向的分力。Gz1为支架自身重力沿煤层倾向方向的分力。f 为顶底板对支架产生的摩擦力。液压支架在F1、Fy1、Gz1、f的合力作用下将产生下滑现象。

（5）生产过程中，工作面顺槽两巷超前或滞后的距离不合理，造成上窜下滑。

图1 刮板输送机受力分析

图2 支架受力分析

二、工作面上窜下滑预防与治理

1.确定合理回采工艺

根据庞庞塔煤矿5-101综放工作面出现支架输送机上窜下滑等现象，考虑到采煤机装煤效果差，决定改变采煤工艺，采用采煤机单向割煤，增加装煤工序，下行割煤，上行装煤，往返进一刀的采煤工艺。

（1）采取采煤机由机头向机尾返空刀装煤工序与推溜工序同步进行的作业方式。

（2）上端头进刀，往机尾行走割三角煤，下行割煤，是非常有效的办法，针对倾角大工作面若中部或下端送进刀，很容易导致溜子下滑，进而拉架支架下滑、咬架、倒架，在生产过程中要杜绝此类现象。

（3）严格把握推移输送机顺序。下滑严重时可采取单向割煤，即采煤机从工作面上端开始自上而下割煤。单向推移输送机，即从工作面下端开始自下而上，采煤机返回空刀装煤后，推移输送机。

（4）安装防滑千斤顶。即每隔6m在支架底座装设一个锚固千斤顶锚固机槽，推移输送机时，千斤顶处于拉紧状态，但推移千斤顶推力大，仍能使输送机前移，但不下滑，移架时防滑千斤顶松开，移架后仍处于拉紧状态。

2.调伪斜，确定合适的调斜参数

根据实际观测情况确定合适的调斜比例参数，工作面调斜距离按正副巷标高差的2/5来确定正巷超前副巷推进距离，基本避免了工作溜子支架的上窜下滑。

（1）以机头为调斜中心，为避免调斜过程中输送机上窜过多，机头机尾按1∶10的比例加采机尾。

（2）采用短刀和长刀相结合，每5刀割一个通刀，第二循环通刀割透后将机头移过。

（3）工作面加采机尾55m后，保持工作面机头超前机尾12m，开始正常平推。

（4）工作面开始大比例调斜前，要使工作面进入实茬煤壁，顶板正常之后进行调斜开采。开始回采时，要先以1∶2或1∶3比例，使工作面进入实茬煤壁，小比例加斜，机头进3m后再改为大比例调斜。

（5）割煤采用下行割煤方式，移输送机为自上而下顺序推移，支架调向利用侧护板将尾梁向机尾方向调向。由于选择了自上而下的移输送机的方式，使机尾掐缩工作量减小，但容易造成支架掐架。可以采用从机头向机尾割煤的单向割煤方式，移架从下往上顺序移，支架不易掐架，但机尾的掐缩输送机工作量增加。

3.带压移架

（1）带压擦顶移架，加快移架速度。采用带压擦顶的移架措施，这样顶板对支架产生的摩擦力指向采空区，以抵消支架自重和架后冒落矸石重量产生的下滑分力，改变了支架的受力状态，从而制止了支架的下滑和转动。

（2）端头支架的稳定是防止基本支架下滑的关键所在。利用液压单体支柱斜撑端头支架底座。1#架的位置很关键，1#支架下滑，其它支架随着下滑。工作面拉架时在侧面用单体支柱扶架，防止支架向正巷侧下滑。

4.防治输送机下滑

输送机下滑往往牵动支架下滑，损坏拉架推移输送机千斤顶，输送机机头与转载机机尾不能正常搭接，煤滞留于工作面端头，导致工作面条件恶化。

（1）防止煤矸进入底槽，以减少底链运行阻力。

（2）工作面适当调为煤层伪斜方向布置。

（3）用单体液压支柱顶住机头（尾），推移时，将首先移完的机头（尾）锚固好后，用单体柱斜支在底座下侧，然后再继续推移。

（4）在移输送机时，不能同时松开机头和机尾的锚固装置，移完后应立即锚固，必要时在机头（尾）架底梁上用单体液压柱加强锚固。

（5）锚固输送机。利用锚固装置对输送机的机头、机尾进行锚固，以防止输送机沿工作面下滑，进而利用相互制约关系防止液压支架下滑。

（6）上行顺序推移。采用上行顺序移工作面输送机和移动液压支架可有效地防止两者下滑。

5.加强监测

加强输送机上窜下滑的监测。在上、下顺槽每10m布置一组测点，每班验收员要把输送机上窜下滑数据和两头推进进尺测量结果填写在验收记录上，工程技术人员根据现场实际和测定数据，确定调斜数据，控制推进度，达到防止上窜下滑目的。

（作者单位：霍州煤电吕临能化公司庞庞塔煤矿）

（责任编辑：李元）