大傾角大采高工作面設(shè)備配套及回采工藝研究

牛晉軍

(晉城藍(lán)焰煤業(yè)股份有限公司成莊礦，山西 晉城 048002)

晉煤集團(tuán)成莊礦在4321大傾角俯采工作面采用SGZ1000/3×1000 KW型可彎曲刮板輸送機(jī)，同時選擇ZY12000/28/62D大采高支架154架、ZYG12000/28/62D過渡支架5架、ZYT12000/28/62D端頭支架6架與之配套，回采過程中調(diào)整回采工藝，對關(guān)鍵性技術(shù)措施進(jìn)行控制管理。通過4321大傾角俯采面的成功回采，成莊礦在綜采設(shè)備配套及現(xiàn)場管理經(jīng)驗上有了較大的提高。

1 工作面概況

4321綜采工作面位于四盤區(qū)大巷以南，4315工作面以西，4323工作面以東，成莊礦界以北，4315工作面還未開始回采，4323工作面還未形成。采面走向長度1 871.73 m、傾向長度286.98 m，可采儲量4 883 625.21 t。工作面布置方向與煤層走向斜交上、下巷上山，平均坡度10°，局部最大處達(dá)22°，切眼到停采線垂直高差218 m。該工作面是成莊礦俯采角度最大的工作面。工作面設(shè)備配備見第73頁表1。

2 工作面生產(chǎn)情況

4321綜采工作面初采期間，由于SGZ1000/3×1000 KW型可彎曲刮板輸送機(jī)首次采用了變頻一體機(jī)，在井下現(xiàn)場進(jìn)行了多次調(diào)試。該面使用端頭、端尾支架，在與機(jī)頭、機(jī)尾電機(jī)配合上經(jīng)常出現(xiàn)間隙不合適的情況。經(jīng)過實(shí)驗研究，對關(guān)鍵性數(shù)據(jù)進(jìn)行了確定并在現(xiàn)場管理方面進(jìn)行了規(guī)定。刮板輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)與端尾支架間隙為100 mm；機(jī)頭電機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)間距為200 mm；轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板距巷幫不小于800 mm等。在回采過程中，部分區(qū)段俯采角度大，機(jī)組臥底量掌握不好時出現(xiàn)過支架壓死或采煤機(jī)無法起頂?shù)陡蠲旱那闆r。4321綜采面平均月產(chǎn)煤287 631 t，最高月產(chǎn)煤361 821 t，創(chuàng)出了中厚煤層一次采全高的佳績。

3 回采工藝調(diào)整

工作面機(jī)組割煤仍采用端頭割三角煤斜切進(jìn)刀方式。刮板輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)為垂直布置，在頂刮板輸送機(jī)時要求先頂機(jī)尾再頂下部刮板輸送機(jī)，保證刮板輸送機(jī)電機(jī)與支架有合適的間隙。在端頭支架的操作上，要求拉架時必須使用單體支柱輔助移架，防止扎底。將工作面支架分為3個段號，分段包機(jī)，段內(nèi)追機(jī)。保證了移架時調(diào)架的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了順序追機(jī)移架的要求。

4 大傾角俯采的工藝研究

4.1 控制采煤機(jī)臥底量

按平均俯采角度10°計算，每割一刀煤，頂板下降量為H=sin10°×600=104.2 mm。當(dāng)局部俯采角度增大時，其頂板下降量也隨之增大。為避免因頂板下降采高降低和防止支架壓死，采取以下措施：1) 始終使刮板輸送機(jī)保持規(guī)定范圍的下扎角度，根據(jù)反復(fù)摸索的經(jīng)驗，將刮板輸送機(jī)下扎角度控制在6°～8°，這樣自然就抵消了一部分[10°-(6°～8°)]頂板下降量；2) 使采煤機(jī)下滾筒保持一定的臥底量。根據(jù)計算，要使采高穩(wěn)定，采煤機(jī)臥底量H2=sin(2°～4°)×600=(21～41.8)mm。

控制臥底量的方法：在每一階段(俯采角度相對穩(wěn)定段)由技術(shù)人員計算出機(jī)組臥底量，將臥底范圍值標(biāo)定在采煤機(jī)上、下?lián)u臂上。采煤機(jī)司機(jī)在規(guī)定范圍內(nèi)動態(tài)掌握底刀，達(dá)到穩(wěn)定控制采高的目的。

表1 工作面設(shè)備配備表

4.2 刮板輸送機(jī)機(jī)頭超前距的控制

一般工作面防止刮板輸送機(jī)下滑的主要措施為：工作面刮板輸送機(jī)布置時機(jī)頭超前機(jī)尾8 m～10 m。大傾角俯采工作面則不同，4321工作面機(jī)頭使用的是刮板、轉(zhuǎn)一體側(cè)卸裝置。由于有推移千斤頂推力F，其產(chǎn)生的分力F1=F×cosa，F(xiàn)2=F×sina，以及由此產(chǎn)生的向上摩擦力f1=F×cosa×u和f1=(F×sina+G)cosa×u，這兩個分力在一定程度上克服了部分刮板輸送機(jī)自重形成的下滑力，加上刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)為一體布置，穩(wěn)定性較好。另外，對于大傾角俯采綜采面，機(jī)頭超前量越大，支架尾部的下擺角就越大，則采面就越不易管理。

根據(jù)經(jīng)驗，取支架尾部下擺角α=3°，支架與刮板輸送機(jī)的夾角β=2°，則δ=α-β=1°，于是機(jī)頭超前量M=L×sinδ=142×sin1°=2.5 m?？紤]其他因素的影響，將機(jī)頭超前量M的波動范圍定為2 m～5 m。

4.3 液壓支架的調(diào)整

大傾角俯采工作面液壓支架的支護(hù)狀態(tài)非常重要。掌握不好會不適應(yīng)采煤機(jī)割煤的要求、影響生產(chǎn)；嚴(yán)重的還會造成倒架冒頂。在現(xiàn)場操作上應(yīng)該按如下要求進(jìn)行操作：

1) 每排移架必須進(jìn)行吊架(端頭支架更是如此)。吊架的方法有3種：①使用支架頂梁、掩護(hù)梁調(diào)架千斤頂，降架時將千斤頂伸出撐死，然后降柱將支架底座吊起；②使用一、二級護(hù)幫板，降架前將前梁探出，一、二級護(hù)幫板緊逼煤壁，然后邊降架邊移動支架；③使用單體支柱吊架。這3種方法的最終目的是使支架底座的前端在移動時始終處于底板浮煤上。

2) 液壓支架的拉移必須做到一步三調(diào)，將支架立柱的角度和刮板輸送機(jī)的角度之和控制在91°～96°范圍內(nèi)，并且要求做到動態(tài)測量與控制。同時，班班執(zhí)行拉線移架，保持支架的直線度。

4.4 防止刮板輸送機(jī)下滑的措施

1) 刮板輸送機(jī)要保持平直，出現(xiàn)局部超前或滯后時要及時進(jìn)行調(diào)整。

2) 執(zhí)行班班端頭進(jìn)尺測量和交接班制度。每刀煤進(jìn)尺為800 mm。動態(tài)控制超前量。

3) 工作面出現(xiàn)下滑嚴(yán)重時，將頂刮板輸送機(jī)的方向全部改為自上而下，并使用好防滑千斤頂；或采用下行單向割煤，上行跑空刀頂刮板輸送機(jī)的方法給予解決。

5 對設(shè)備選型的建議

1) 從設(shè)備配套上看，刮板輸送機(jī)變頻一體機(jī)應(yīng)在地面聯(lián)合調(diào)試后入井安裝，杜絕安裝后不配套問題。2) 建議膠帶機(jī)安裝可靠的液壓抱閘裝置，防止下運(yùn)膠帶飛車。3) 建議工作面使用純凈水，并安裝反滲透裝置和無錫水過濾器，提高液壓系統(tǒng)可靠性。

6 結(jié)語

通過對成莊礦4321大傾角大采高工作面設(shè)備合理選型和配套，合理調(diào)整回采工藝，根據(jù)工作面坡度控制采煤機(jī)臥底量、刮板輸送機(jī)機(jī)頭的超前距、支架的平直度等一系列措施，防止了工作面回采過程中出現(xiàn)倒架、咬架、壓架等不安全因素發(fā)生。本文從工作面設(shè)備配套及大坡段回采工藝上，分析了大傾

角大采高工作面回采過程中遇到的困難以及應(yīng)對措施，改進(jìn)設(shè)備和回采工藝，有效提高了大采高設(shè)備在大傾角綜采工作面的應(yīng)用效果，對條件復(fù)雜礦井回采工作面有一定的借鑒意義。