桦甸矿区大倾角综采面设备防倒防滑技术

刘同仁 刘玉春 朱同祥

（桦甸市丰泰油页岩综合开发有限公司，吉林 桦甸 132400）

综合机械化开采工艺由于具有机械化程度高、安全性能高、生产效率高、资源回收率高和工人劳动强度低等诸多优点，已被越来越多的矿山企业所采用。但对于矿层倾角大于20°的回采工作面来说，由于倾角较大，综采设备在生产过程中极易发生倒滑，影响工作面正常推采。采取何种技术措施控制设备失稳，保障工作面安全稳定运行，成为制约综采工作面开采的关键问题。桦甸市丰泰油页岩综合开发有限公司在2501综采工作面设备防倒防滑方面进行了有益的探索，为大倾角综采工作面设备防倒防滑安全高效开采提供了借鉴。

1 概况

桦甸矿区位于吉林省桦甸市境内，矿区为一东西向展布的半地堑盆地。盆地内沉积了新生界古近系桦甸组油页岩矿层，油页岩资源以其储量丰富、埋藏浅、品位高等优点，在吉林省经济发展中占有重要地位。矿区现有成大弘晟能源公司、丰泰油页岩综合开发有限公司和北台子油页岩公司三家企业的5个矿井生产，年产油页岩400万t。

桦甸市丰泰油页岩综合开发有限公司油页岩矿位于矿区中部，矿井油页岩矿层为一单斜构造，地层走向近于东西，倾向南，矿层倾角15°～35°，平均27°。矿井原生产规模为60万t/a，2012年开始进行改扩建，生产能力提升至90万t/a。为扩大产能，矿井改变传统的炮采工艺，开始引进综采设备，进行综合机械化开采。

2 综采工作面设备失稳原因分析

2501工作面是丰泰油页岩矿第一个综采工作面，工作面走向长510m，倾斜长108m，矿层厚度2.26m，可采储量26万t。工作面地层为单斜构造，最大倾角31°，平均倾角27°。工作面选用MG300/730-AWD型电牵引采煤机、SGZ764/2×250型运输机和ZY4200/13/30型液压支架。

开采初期，由于对大倾角地层开采认识不足，工作面一度出现采煤机倾倒、运输机下滑和液压支架倾斜、咬架现象，严重影响工作面正常推进。为此，公司组织工程技术人员深入现场，分析工作面综采设备失稳原因，以期为工作面设备倒滑治理提供基础资料。

2.1 采煤机失稳原因分析

（1）由于工作面倾角较大，静止状态时采煤机沿倾斜方向会产生向下的分力，存在潜在的下滑趋势，由于采煤设备自身重量较大，下滑分力明显。

（2）正常情况下，工作面开采分为上行开采和下行开采，上行开采时，采煤机受自重倾向分力与滚筒割煤时煤体阻力的复合作用，当采煤机所受复合作用力大于采煤机本身的牵引力时，采煤机出现下滑，严重时会发生倾倒。

（3）当采煤机下行开采时，由于地层倾角较大，采煤机重心会顺势偏向采煤机下部的滚筒位置，重心偏移导致采煤机失稳，容易出现脱离滑道事故。一旦脱离滑道，由于工作面坡度较大，采煤机复位困难，对正常开采影响较大。

2.2 液压支架失稳原因分析

（1）自身重力原因。由于工作面矿层倾角较大，在静止状态下液压支架受自身重力的影响，当沿矿层倾斜方向上的分力大于支架底座与矿层底板之间的摩擦力时，液压支架即产生侧移。

（2）移架顺序原因。初期开采，对大倾角地层开采支架移动规律不了解，移动支架时按照近水平煤层开采移架顺序，当由上往下移动支架时，由于移动支架下方无依托，在重力作用下出现自然下滑，易造成支架倾倒。

（3）人为操作的原因。操作工业务不熟练，由于移动时间过长，导致支架长时间不能到位，致使工作面顶板下沉，造成支架受力不均，引起支架歪斜，直至倾倒。

2.3 刮板输送机失稳原因分析

（1）刮板输送机在重力作用下自然下滑。当矿层倾角大于20°时，刮板运输机受重力影响存在自然下滑趋势，随着工作面向前推进距离不断延长，输送机下滑逐渐加大。

（2）采煤机运行方向影响运输机下滑趋势。当采煤机上行割煤时，煤壁对采煤机的反作用力通过采煤机传递到输送机，增大了运输机的下滑趋势，导致运输机下滑。

（3）各种人为原因造成的。如机组顶板水和防尘水管理不当，进入工作面底板，造成底板湿滑，致使输送机与底板之间摩擦力减小，造成刮板输送机的下滑。输送机与转载机搭接不当，导致输送机拉回头煤，致使底链与底板摩擦阻力过大，负荷增加，引起输送机下滑。

3 综采设备防倒防滑技术措施

在对综采设备倒滑机理进行充分分析的基础上，结合2501工作面矿层赋存实际情况，提出了相应的设备防倒防滑技术措施。

3.1 采煤机防倒防滑技术措施

（1）为防止采煤机倒滑，在工作面上顺槽安设回柱绞车，为采煤机开采提供牵引力，保证采煤机受到的牵引力大于采煤机自重倾向分力与滚筒煤体阻力之和，确保采煤机正常开采时不发生倒滑。

（2）加强机组正常检查维护，机电维修工及时检查设备运行状态，检查滑靴数量是否完好无损。定期对机组液压制动系统进行检查维护，保证液压制动系统工作正常，为工作面矿层开采提供足够的动力。

（3）加强员工业务培训，提高岗位工素质和操作技术水平，设备运行时要合理控制牵引速度，保障采煤机平稳运行。

3.2 液压支架防倒防滑技术措施

（1）开采时对工作面支架采用分组控制模式，将全面支架分为3组，每组的上3架作为稳定架，在正常推进的过程中，将防倒千斤顶连接在稳定架上，利用防倒千斤顶的拉力实现防倒。

（2）改变工作面移架顺序。工作面移架不再由上至下移动支架，全部改为从回采工作面下部向上移架，有效控制液压支架的下滑。

（3）移架要迅速，严禁长时间移架，以免因移架时间过长导致顶板下沉而使支架发生倾斜现象。所有液压支架均要带压擦顶移架，液压支架升起接顶后，要继续保持2～3s的供液时间，以使液压支架具有可靠的初撑力。

3.3 输送机防滑移技术措施

（1）调整工作面开采工艺，变双向割煤为单向割煤。工作面只进行下行割煤，采煤机割煤至溜头位置后，提空刀上行至溜尾，工作面顺势推移输送机，如此反复进行。

（2）在工作面每隔10部支架安装一道防滑千斤顶，用支架斜拉输送机，推移溜子时操作防滑千斤顶给溜子一个向上的力来克服溜子下滑。

（3）推移输送机时，从较低位置的运输巷一侧开始，由下往上依次进行，以减少输送机推移时产生的下滑力，有效控制输送机下滑。

（4）控制好工作面顶板水与防尘水，严禁水进入输送机，防止输送机与底板打滑。同时及时清掏输送机底煤，防止煤矸等进入底槽，减小底链运行的阻力，降低输送机负荷。

4 结语

在对大倾角工作面综采设备倒滑机理进行分析的基础上，桦甸市丰泰油页岩综合开发有限公司通过采取适宜的技术措施，克服了大倾角地层给工作面回采带来的难题，保障了综采设备的安全运行。工作面投产后，日产量达到3200t，实现了矿井稳产高产。大倾角综采面的成功开采，为其他相似条件下的大倾角工作面综采设备倒滑治理提供了借鉴。