伪斜布置在倾斜煤层中的应用及分析

马骁

摘要： 综采在倾斜煤层中应用具有一定困難并且效果差，采用伪斜布置，有效的解决了这一问题。梅花井煤矿116103工作面采用走向长壁采煤法，工作面倾角达20°，工作面采用伪斜布置后，有效的保证了支架、刮板输送机稳定性以及采场压力的稳定。可见，采取合适的伪斜布置综采工作面，是综采工艺得以充分发挥效益的重要手段。

Abstract： The application of fully mechanized coal mining in inclined coal seam is difficult and the effect is poor. The problem can be effectively solved by using pseudo-oblique arrangement. The 116103 working face of Meihuajing Coal Mine adopts the strike long wall coal mining method， the dip angle of the working face is 20°， and the stability of the stent， scraper conveyor and Stope pressure are effectively guaranteed after the pseudo-oblique arrangement. It can be seen that it is an important means to fully utilize the fully mechanized mining technology by adopting appropriate pseudo-oblique arrangement.

关键词： 综采；伪斜布置；倾斜煤层

Key words： fully mechanized mining；pseudo-oblique arrangement；inclined coal seam

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）33-0111-03

0 引言

梅花井煤矿116103工作面所采煤层6及6-1煤，工作面采用单一煤层走向长壁综合机械化采煤法，采空区顶板采用全部垮落法处理。工作面走向长4351m，平均倾斜长220.6m，平均倾角20°。由工作面开切眼沿回采方向2517m范围内为6煤合并区采高平均4.3m，在分叉区采高也能达到3.2m。属大采高大倾角综采工作面，工作面自开采以来，采用伪斜布置，采场管理稳定，平均单产40万吨。

1 工作面伪斜布置方式及分析

伪斜布置是指将工作面不与运输巷、回风巷垂直布置，与垂直方向存在一个角度，即伪斜角，工作面刮板输送机机头超前机尾一段距离，称为正伪斜，反之工作面机尾超前机头，称为反伪斜。目前，对反伪斜应用不多，本文主要针对正伪斜进行分析，机头超前机尾的超前量即伪斜。综采工作面采用伪斜布置的特点就是降低工作面倾角，从而使综合机械化采煤能够在倾斜及急倾斜煤层中发挥其最大效益。布置方式如图1所示。

从图1中几何关系可得

由式（3）可以看出，伪斜布置时伪斜角越大，工作面倾角就越小，可见采用伪斜布置可以减小工作面坡度[1]。

2 采用伪斜布置解决的问题

2.1 工作面支架稳定性

支架在工作面主要受自身重力G与来自顶板压力N，重力G分解为垂直与工作面的力G′与工作面倾向的力F。

支架受向上的摩擦力f+？滋N=？滋|（G+N），由此可见工作面倾角越小、支架受顶板压力越大、工作面与支架摩擦系数越大支架越不容易下滑，因此，利用伪斜布置工作面，降低工作面坡度，补足支架初撑力，减少工作面淋水可以控制支架的下滑。

另外在大倾角工作面，支架除了容易下滑，还会有倒架等不稳定情况，在力F的作用下会造成支架存在一定的倾倒趋势，并且随着采高大增大，支架重心也相应增高，由F引起的翻转力矩也随之增大，造成支架稳定性更差。另外支架后部垮落矸石向下的压力以及刮板输送机的带动作用都会造成支架的不稳定。合理的布置伪斜，利用伪斜布置可以降低工作面倾角，有效解决支架在倾斜煤层中的不稳定性问题。

2.2 刮板输送机稳定性

在煤层倾角大的工作面回采时，输送机最容易上窜下滑，导致刮板输送机机头与转载机搭接的经常性变动，从而改变了输送机与转载机的合理搭配关系，造成了工作面不能正常出煤，影响生产效率，刮板输送机下滑严重时还会造成工作面机尾割不透，而影响正规作业循环。

刮板输送机在整个生产系统中占据着重要地位，但同时刮板输送机的稳定性也是最难控制的。在自由状态中它只受自身重力、摩擦力影响，工作面倾角越小，刮板输送机越趋于稳定，因此伪斜布置可以减缓其下滑趋势，另外采用伪斜布置后，工作面在推移刮板输送机时给它的推溜力P会产生一个向上的分力P， 越大向上的分力也越大，刮板输送机上窜的趋势也越大，只要采取合适的伪斜布置，便可以解决工作面刮板输送机的稳定性。

在正常生产中，工作面的倾角以及顶底板条件并不是不变的，采取特定的伪斜布置，也并不能保证刮板输送机一直处于稳定状态，而工作面调斜又需要大量的时间并且浪费工人体力，所以利用合适的伪斜为基础，结合其他措施，才是保证刮板输送机稳定性的有效手段[2]。主要有以下几种措施：

2.2.1 采取合适的割煤工艺

不同的割煤工艺对刮板输送机的稳定性也有很大的影响。116103工作面回采过程中采用过单向割煤和双向割煤两种割煤工艺。单向割煤在机尾做机窝，下行割煤，返机清浮煤，由于采煤机是“骑”在刮板输送机上割煤，在下行时受截割阻力影响，刮板输送机会受一个向上的反作用力。单向割煤工艺可以防止刮板输送机下滑，但是如果刮板输送机无下滑趋势的话，单向割煤会导致刮板输送机上窜。而采用双向割煤时，刮板输送机在采煤机上行、下行过程中都会受到向下和向上的反作用力，但是双向割煤不利于控制刮板输送机的下滑。endprint

2.2.2 工作面推移刮板输送机方式

推移刮板输送机是是单方向的逐步完成的，在推移过程中，已推移部分被推至煤帮受推移千斤挤压，摩擦力较大，因此较稳定，而未推移部分在受到推力后，会产生向上向下的力，由于已推移部分较稳定，因此刮板输送机弯曲段便会向未推移部分移动，类似于鞭打效应。所以从机头向机尾推移刮板输送机的过程形成了刮板输送机向机尾方向的窜动，反之从机尾向机头推移刮板输送机会使刮板输送机向机头方向窜动。也就是说从机头向机尾推移刮板输送机可以控制刮板输送机下滑，从机尾向机头推移刮板输送机可以控制刮板输送机上窜。

2.2.3 调整架型

116103工作面三机配套为：MG750/1920-WD采煤机、ZY10000-23/50D液压支架、SGZ1200/2×855刮板输送机。支架重38吨，而刮板输送机较轻。由于支架较重，相对于刮板输送机，支架稳定性较高，支架的位移以及支架架型对刮板输送机稳定性影响很大。支架在移架过程中，抬底后，支架受重力影响，总会出现向下“甩头”的情况，从而导致刮板输送机下滑，而刮板输送机下滑后，又会在支架移架时给支架前部一个向下的力，导致支架“甩头”更严重，如此恶性循环，会严重影响工作面正常生产。所以，支架工在移架过程中，要严格把握支架架型，及时调整架型，出现支架向下“甩头”严重的情况，可以借助单体支柱对支架底座施加辅助力来调整好架型。

2.3 减少过措施巷、地质构造的揭露断面

工作面采用伪斜布置后，在通过一些措施巷或者地质构造时，可以有效地减少揭露面积。

如图3，措施巷宽度为D的话，工作面揭露措施巷后，揭露长度为D/sin？酌，伪斜角越大，则工作面揭露长度越短。如果工作面过措施巷时与措施巷平行，那么工作面将同时揭露措施巷，这样会造成工作面顶板管理困难，极易发生冒顶事故，而采用一定的伪斜，减少工作面揭露面积，保证了工作面顶板的管理以及降低了工人的作业难度。

2.4 减少采空区涌水影响

影響116103工作面回采安全的直接含水层为2煤～6煤间砂岩裂隙孔隙层间承压含水层下段（4～6煤间），并且116103工作面上部为112201采空区，预计116103工作面最大涌水量达130m3/h。在采空区顶板跨落后，采空区涌水量可能较大，水流会沿工作面流至运输巷，对运煤、行人造成严重影响。工作面采用伪斜布置，上部涌水汇集至下部后直接进入采空区，避免了采空区淋水进入运输巷对正常生产造成影响。

3 采用伪斜布置存在的问题

3.1 增加了工作面设备及维护投入

工作面采用伪斜布置，工作面长度就会加大，而且伪斜角越大，则相应的工作面长度也越大。因此工作面投入的设备就会增多，平时设备的维护成本也随之增加。由此可见，伪斜越大，工作面长度越大，投入费用就越高，工作面开采效率越低。

3.2 工作面上部压力大

伪斜对工作面顶板压力分布也有很大影响，合适的伪斜可以解决工作面顶板的应力集中，但是伪斜过大，则会造成工作面局部压力大，对工作面顶板控制不利。116103工作面3月份伪斜基本控制在15m左右，而7月份随着工作面倾角变大，伪斜调整至25m。将3月份与7月份支架压力平均值对比可得，工作面上部压力明显大于下部，并且随着伪斜的增大，上部也压力越大。当工作面伪斜太大时便会造成工作面上部压力过大，顶板压力显现明显，发生顶板破碎，煤壁片帮严重等对生产不利的现象。

3.3 上隅角有害气体积聚增多

116103工作面采用“U”型上行通风方式，在工作面上隅角，极易积聚有害气体，当伪斜越大时，上隅角气体积聚区域面积也就相应增大，因此伪斜过大，不利于上隅角气体治理。

4 如何布置和调整伪斜

综上，可以得出工作面伪斜布置改善了工作面设备运行稳定性，尤其对控制工作面刮板输送机“上窜下滑”有很好的效果，但是伪斜太大又会给工作面带来不必要的问题。所以调整合适的伪斜，是影响设备运行效率以及生产效率的关键因素。从各方面分析，可以看出伪斜的大小对刮板输送机的稳定性影响较大，所以平时伪斜的调整，一般根据刮板输送机是否稳定来调整。在倾斜煤层中，一般在工作面设计切眼时就将工作面布置成机巷超前风巷的正伪斜，这样即有利于工作面安装，也有利于工作面初采初放时的采场控制。如果工作面开切眼未采用伪斜布置，或者开切眼布置的伪斜并不能控制刮板输送机“上窜下滑”就要采取相应的方法进行调斜。

在回采过程中，如果采取2.2.1、2.2.2、2.2.3中的措施已无法控制刮板输送机的上窜下滑，那么就要适当地调整工作面伪斜，如果刮板输送机下滑，就需要加大伪斜，具体做法可以在机头进刀，机尾不进刀；如果刮板输送机上窜，就需要减小伪斜，在机头不进刀，只进机尾[3]。

5 总结

①采用伪斜布置是降低工作面倾角的有效途径，解决了综采工艺在倾斜煤层中应用中面对的支架稳定性、刮板输送机稳定性等诸多问题。②伪斜过大，对综采工作面的开采效率、顶板控制、通风状况会造成一定影响，所以在回采过程中要合理的控制伪斜。③采用合适的伪斜布置工作面，可以充分发挥综采设备的优势，提升了综采工作面的效益。

参考文献：

[1]李厚常.伪斜工作面综采技术研究[D].西安科技大学，2009.

[2]孟伟峰，刘义新.伪斜布置在复杂不稳定煤层中的应用与探索[J].煤炭技术，2007.

[3]仝泽文，户信堂.刮板输送机上窜下滑现象分析及对策[J].煤炭科技，2007.endprint