综放面刮板运输机“上窜下滑”机理分析与控制

胡 沛，赵 武，李 森，王海川

(陕西彬长胡家河矿业有限公司 综采队，陕西 咸阳 713600)

0 引言

刮板输送机，俗称“溜子”，是采煤工作面中承载煤机、连接工作面与转载机的重要设备，在采煤工作面安全生产中起着至关重要的作用。而“上窜下滑”是溜子经常出现的问题，这种问题轻则影响工作面安全生产，重则造成安全事故。因此，解决溜子“上窜下滑”问题一直是不同地质条件下采煤工作的重中之重。本文以胡家河煤矿综放工作面为背景，分析特定条件下溜子“上窜下滑”机理，并探讨其动态控制方法。

1 采煤面条件及溜子“上窜下滑”的危害

1.1 采煤工作面条件

胡家河煤矿401105工作面设计长度1 730 m，可采长度1 550 m，倾向180 m，煤层平均厚度22 m，上分层可采煤层厚度平均为16.5 m。两顺槽落差最大16 m，最小11 m，平均13.5 m，机头低，机尾高。工作面设备采用MG500/1330-WD型采煤机，前部溜子采用SGZ-1000/2×855型刮板输送机，后部溜子采用SGZ-1200/2×855型刮板运输机运煤，工作面支护选用ZF-13000/21/40型低位放顶煤液压支架，端头支护采用ZTZ19910/25/38端头液压支架，运输巷采用ZTC29870/25/38A型超前液压支架、回风巷采用ZTC39830/25/38B型超前液压支架。

1.2 溜子“上窜下滑”的危害

影响工作面煤炭运输能力：溜子“上窜下滑”最直接的危害就是造成溜子与转载机的搭接困难，造成煤炭运输障碍。搭接失衡还会造成溜子拉回煤，设备磨损加大甚至过载停机，严重时造成整个工作面生产系统瘫痪。

影响工作面工程质量：溜子出现“上窜下滑”时，最简单的办法是在工作面生产过程中实施“摆采”，即在机头或机尾加刀及配合单向推溜。但是频繁加刀会造成工作面煤壁不直、支架向机头或者机尾倾斜，架间距加大，影响整个工作面的工程质量。

影响设备正常运转：溜子出现“上窜下滑”后，一方面造成煤炭运到机头后无卸煤空间，煤流进入溜子底槽循环，增加了其运行阻力，极易造成设备发热或断底链。另一方面当液压支架推移杆与溜子联接十字头形成夹角，在频繁推移过程中造成十字头折断。

影响工作面安全管理：溜子出现“上窜下滑”之后，机头或机尾的过渡架不能正常支护顶板，机头或机尾的过渡架与两顺超前架或端头架之间的架间距增大，造成该段顶板支护失效，容易酿成顶板事故。严重时，会造成工作面采煤机运行受阻，机头或者机尾无法正常割透，煤炭堵塞两端头直接造成工作面安全出口不畅，给安全管理增加了难度。

2 溜子“上窜下滑”的形成机理

2.1 溜子“上窜下滑”的力学机理

图1 溜子、采煤机及煤炭自重产生的受力示意图

支架推力的影响：如果支架推移杆与溜子不垂直，夹角<90°，在推溜过程中，推移杆便会对溜子产生向上或向下的分力。即使推移杆与溜子垂直，在煤炭运输过程中，由于串流的冲击作用，向煤炭运输方向移动，此时可将支架沿输送带的方向运动，从而使串流的冲击作用得以平衡。支架推移杆对溜子的推力示意图如图2所示。

图2 推移杆对溜子的受力示意图

采煤机牵引力的影响：采煤机在割煤时的牵引力，其方向与煤机行走方向一致，采煤机牵引部对溜子便会产生相反方向的作用力。这个分力也对溜子“上窜下滑”有着较大影响。

2.2 操作管理因素

拉架和推溜操作不规范：在采煤工作面生产管理过程中，如果拉架和推溜不按规定操作，不及时掌握支架与溜子的运行规律，也是导致溜子在生产过程中产生“上窜下滑”的原因之一。如在拉架及推溜过程中，支架推移杆与溜子的角度不合理，使溜子受到的拉力、推力与摩擦力不平衡。

采煤机速度过高：采煤煤机割煤时，采煤机速度过高，使得溜子超负荷运行，其上链受力远大于下链，这个受力差会导致溜子向下的滑动力加大，造成溜子下移。

操作顺序不合适：在回采过程中，采煤机割煤方式、拉架及推溜顺序，也会造成溜子在倾斜工作面上发生“上窜下滑”。

3 胡家河煤矿溜子“上窜下滑”控制方法

3.1 溜子“上窜下滑”的判断方法

胡家河煤矿在工作面两顺槽中线位置拉一条直线，依据中线到溜子机头(尾)链轮的距离来判断溜子是否出现“上窜下滑”。每割一刀煤，由当班验收员测量中线到溜子机头链轮的距离。根据实测数据，制定下一刀煤相应的调整措施。同时通过转载机挡煤板至煤柱的距离、链轮中心至转载机挡煤板之间的距离、溜子机尾链轮中心至巷道中线的距离3个参数作为参考，共同作为判断溜子“上窜下滑”的技术参数。巷道中线到溜子链轮的距离在一定范围(500～800 mm)内波动，是溜子上窜下滑最明显的体现；链轮中心距在一定的范围内(1.2～1.4 m)波动，才能保证溜子不拉回煤；转载机挡煤板至煤柱的宽度在一定的范围内(0.8～1.2 m)波动，能够保证安全出口人行宽度不低于0.8 m，溜子机尾至巷道中线的距离在一定范围内波动，能够保证机尾能够割透，且人行宽度符合要求。巷道中线法控制溜子“上窜下滑”示意图如图3所示。

1-巷道中线至机头链轮中心的距离；2-链轮中心至转载机挡煤板之间的距离；3-转载机挡煤板至煤体的距离；4-机尾链轮中心至巷道中线之间的距离图3 巷道中线法控制溜子“上窜下滑”示意图

3.2 控制方法

伪斜开采法：支架推移杆与溜子垂直是生产管理的理想状态，所以在生产期间，需根据工作面倾角的变化及时调整支架推移杆与溜子之间的角度。当支架的推移杆向支架底座下侧靠拢时，说明溜子有下滑的趋势，则要采取在机头加刀，将工作面调整成伪斜开采的方式。反之，当支架的推移杆向支架底座上侧靠拢时，说明溜子有上窜的趋势，则要采取在机尾加刀的伪倾斜开采方式。

单向推溜控制法：当溜子有“上窜”趋势时，推移溜子时应从机尾向机头单向推溜，以达到下移溜子的目的。当溜子有“下滑”趋势时，处理方式类似，从机头向机尾单向推溜即可。特别注意的是，单向推溜时，为避免溜子不会在瞬时作用力过大的情况之下出现提前“上窜下滑”，可在溜子机头依推移动力而形成单向弯曲的情况下对机头(尾)进行锚固处理。例如，沿工作面一定距离在溜子前段与支架上方位置设置专门的防滑油缸，在机头锚固与防溜油缸装置的共同作用下，提前控制溜子运动。

单向割煤控制法：当发现溜子有“上窜”趋势时，可采用单向割煤的方式，即采煤机由机头至机尾进行割煤，割至机尾时空刀返回，以使采煤机对于溜子的反作用力能够沿工作面向下移动，从而克服因自重给溜子带来的作用分力，达到控制溜子“上窜”的目的。当发现溜子有“下滑”趋势时，采取类似从机尾向机头割煤，然后空刀返回。

调整支架形态控制法：一般在生产过程中，溜子一旦出现“上窜下滑”时，首先选择调整支架与溜子的位置，改变支架推移油缸与溜子的夹角。调整支架时可选择利用液压支架侧护板和单体辅助调整支架状态两种方式。利用侧护板之间的相互作用力，将支架适当进行向上或向下调节。用单体调架是将单体支撑在需要调斜的支架的底座或尾梁上，进行向上或者向下调整，从而使支架推移杆与溜子的角度改变，推溜时由此产生的分力，可达到控制溜子的作用。在利用单体辅助调架的过程中，可采用远距离供液，给单体上加放倒绳，以免单体误动作伤人。

4 结论

(1)造成工作面溜子“上窜下滑”的原因归根结底是溜子受力不平衡所致，因此在生产过程中严格按照采煤工艺组织生产，尤其对采煤机割煤方式、拉架及推溜顺序等因素要重点掌控，动态调节。

(2)采用巷道中线控制法能够及时掌握溜子“上窜下滑”的趋势，以便及时采取相应的控制和调整措施。

(3)控制溜子“上窜下滑”的措施主要有机头机尾加刀法、单向推溜法、单向割煤法和调整支架法等，在生产实际中应根据溜子“上窜下滑”的严重程度及时选择适当的方法。一般情况下，调整支架形态法的效果比较明显，但程度不好把握，需要根据实际情况及时判断处理。