综采工作面的布置由于受地质构造及开切眼倾角等因素所限, 工作面开切眼的布置往往与机、风两巷不能垂直布置, 存在一个角度, 即伪斜角。根据经验, 伪斜角一般设计为切眼坡度角 (真倾角) 的1/3~1/5间。实践证明, 开切眼坡度角小于15°的综采工作面伪斜较易调整与掌握, 但当工作面切眼坡度角大于10°时 (受采煤机结构、爬坡性能、防滑方式及机身材质所限, 一般不超过25°) , 工作面的实际伪斜较难掌握。生产中实际伪斜还受所用设备 (支架、采面运输机等) 及其连接方式的影响, 一般通过机、风两巷推进度之差显示。
香山矿戊9-0-22110回采工作面位于二水平丁戊组下山采区戊9-0煤层二区段东翼, 该工作面西起戊组运煤下山, 东至十一矿16100工作面切眼 (风巷距切眼23m, 机巷距切眼67m) , 其上平距60m为戊9-0-22090采空区, 北部为戊9-0实体煤, 有效走向长510m;倾斜长161m;平均煤厚2.7m, 戊9和戊10煤层分层区0.7~2.0m, 合层区平均0.37m;可采储量31.7万t。工作面空间顶板管理采用ZY4100-14/30型掩护式支架, SGZ-764/500刮板式输送机, 采面落煤采用MG250/600型采煤机。
开采后, 采面上半部坡度增大, 最大地段39°, 伪斜难以控制, 容易造成采面运输机上窜下滑、采面挤架甚至倒架。但由于该采面支架老旧, 大多无护帮板和侧护板, 给采面调架带来一定困难。原先采用的单体柱调架法容易发生事故, 给职工操作带来困扰。又由于支架无法及时调整, 造成拉架困难甚至发生片帮冒顶现象, 作业环境持续恶化, 安全生产无法保障, 回采产量递减, 为此, 及时优化调整回采工艺, 加强采面伪斜管理, 使得产量大幅提高, 安全状况持续好转。
工作面伪斜不当主要表现为运输机上窜下滑。当工作面与两巷垂直, 采用两端头交互斜切进刀时, 工作面支架、运输机呈现出缓慢下滑, 下滑的原因是工作面由上端头依次往下推移刮板运输机。当工作面坡度平均为23°, 工作面与两巷垂直时, 采煤机从上向下割煤, 由上向下依次推移运输机时, 实测平均每推进一刀, 运输机下滑36mm;采煤机向上割煤, 自下往上依次推移运输机时, 平均每推一刀, 运输机下滑8mm。
在大角度倾斜工作面, 若工作面与两巷垂直, 运输机、液压支架下滑不可避免。将工作面采成伪斜, 使下端头超前上端头一定距离, 是解决综放工作面支架与运输机下滑最有效的办法。超前距离 (伪斜) 可由以下方法求得:
1) 设工作面 (开切眼) 采成与回风巷垂线成α角, 若未呈现滑移现象, 则运输机将上窜600sinα (mm) 。其中, 600为循环进度。
2) 实测, 当α=0时, 每推进一个循环, 运输机下滑36mm。
3) 若要运输机不下滑, 必须600sinα=36, 所以α=3° 26′。
设伪斜距离 (机巷较风巷多推进距离) 为X, 则:
式中M-工作面长度, 160m。
解得:X=9.60m
实践中, 将工作面采成下端头 (机头) 超前于上端头 (机尾) 10m。
1) 大斜式。实践中, 每班对运输机的滑移观察、计量, 在运输机与转载机的搭接长度或支架推移杆发生轻微变向时, 若机头长, 可多推进运输机机头, 少推进运输机机尾。即:变原先的两循环中, 采2次机头、机尾为采3次机头、2次机尾或采2次机头1次机尾。若机尾长, 可多推进机尾, 少推进机头, 其工艺原理与机头长时相同。在整个“大斜”调整过程中, 采煤机都要跑整刀。
2) 小斜式。运输机下滑过快, 不易迅速控制运输机下滑时, 也可采用调小斜的方法稳住运输机。即:若机头长时, 只采机头, 不采机尾。根据实际情况, 采煤机一次比一次跑得短 (近) , 工作面形成人为的凸 (俗成“肚”) , 如此可控制运输机下滑。“小斜式”存在严重缺陷, 即:易造成挤架。此方式应根据现场实际情况 (架松时) 采用。否则, 会带来严重后果。
3) 支架调向式。运输机如果不与支架相连, 无论怎样调整其伪斜, 也不可能控制运输机下滑, 因而控制运输机下滑的根本是调向后的推移装置。支架调向式就是通过调整支架的推移方向来控制运输机下滑。一般与“大斜式”联合使用, 否则很难使支架实现真正意义上的调向。所谓调向式就是:移架时, 用单体柱顶在支架的下滑测, 既可适当调整支架的方向, 又有利于增加移架力。
4) 螺旋式。机尾 (头) 长时, 只采机尾 (头) , 不采机头 (尾) , 但采煤机必须跑到机头 (尾) , 采煤机跑到机头 (尾) 前, 运输机要预先拉回, 机头 (尾) 支架不动。工作面始终保持直线标准。该方式使用过程中, 必须最大限度利用支架掩护梁、尾梁侧护千斤调整支架方向。否则易出现挤架、咬架等现象。
5) 工艺改变式。改变采煤工艺也是大倾角综放面防滑的有效措施之一, 即:变双向割煤为单向割煤, 采煤机下行时割煤、移架, 但不推移运输机;上行时采煤机跑空刀、推移运输机, 使运输机每循环都自下端头逐架向上端头推移。从前面分析和实测中可看出一定程度上控制了运输机的下滑。一般情况下改变采煤工艺的方法与调斜方式联合使用效果更好。
1) 生产中根据运输机下滑情况确定调斜防滑方式。下滑不太严重时, 只单独使用其中一种或两种方式, 在运输机下滑程度较大时, 为及时阻止运输机下滑, 可联合使用其中多种方式。
2) 在整个调斜防滑过程中, 要特别注意工作面工程质量和各设备的完好情况, 每循环完成后, 必须保证工作面支架和运输机直线 (插小斜式除外) , 为下一循环做好准备。
3) 调斜的尺度必须把握好。当伪斜已调至理论值左右时, 要班班注意观察运输机的窜动迹象 (推移杆的方向和运输机轻微窜动) , 若已出现窜动现象, 应停止调斜措施, 正常推进几个循环后, 再观察运输机的窜动状况, 视情况确定是否继续调斜。
1) 该项目实施期间, 采面回采水平由原来的每个圆班5刀提高至每圆班6刀, 经计算每刀煤约500t, 吨煤单价按400元/t计算, 项目实施期间, 共产生直接经济效益500t×6月×30天× 400元/t=360万元。
2) 项目实施期间, 每班生产人员由原来的21人减少至18人, 项目实施期间共节约人工工资费用5600元/人/月×3人×3班×6个月=30.24万元。
3) 项目实施期间, 由于采取了合理的工艺, 降低了支架、运输机等设备零件的损坏率, 从而减少了维修时间和备件材料投入, 使材料费降低了10%。项目实施期间, 共节约材料费30万元。
合计总经济效益为:360万+30.24万+30万=420.24万元。
1) 该项目的实施, 提高了回采水平。
2) 该项目的实施, 使全队职工人均收入提高了30%。
3) 该项目的实施, 通过新的调斜方式的应用, 有效的解决了大倾角综采工作面伪斜难掌握、采面运输机上窜下滑、支架挤架倒架垛架等难题。在保证安全的前提下, 切实提高了回采水平和生产效率。
4) 该项目技术比较成熟, 在相似情况大倾角综采工作面回采中有一定的借鉴意义。
通过技术核算、制定各种境况下的调斜措施, 有效地解决了大倾角综采工作面伪斜难掌握、采面运输机上窜下滑、支架挤架倒架垛架等难题, 在保证安全的前提下, 切实提高了回采水平和生产效率。
大倾角综采工作面设计在充分考虑工作面配套设备造型的同时, 还要针对不同的支架和输送机特性设置相应的调整支架和输送机相对方向的技术措施。对液压支架和运输机必须加强科学管理, 制定严格的管理措施, 防止支架和运输机下滑及支架失稳, 促进大倾角工作面安全生产, 高效生产。
摘要：文章结合大倾角综采工作面的实际情况, 研究伪斜调整和防滑技术, 就伪斜的成因、伪斜量的计算、各种调斜防滑的方式和安全措施等进行试验, 制定出了一套行之有效的方法, 并用于生产, 取得了显著效果。
关键词：大倾角,伪斜量,调斜,控制与防滑
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