綜放工作面大傾角俯采的技術(shù)研究和實踐

陳光敏，徐 輝，高 川

（1.中煤西沙河煤業(yè)公司，山西 朔州036002；2.大屯煤電公司姚橋煤礦，江蘇 沛縣221600）

1 工作面概況

姚橋煤礦7011工作面位于姚橋礦中央下山采區(qū)，東南為7009工作面采空區(qū)，東北為袁堂斷層防水煤柱線；工作面兩道走向長2500m，其中大傾角俯采段：材料道500 m，平均角度12°，最大角度16°；溜子道700m，平均角度16°，最大角度20°。工作面為低瓦斯，煤層具有自然發(fā)火傾向，自然發(fā)火期1～3個月，煤塵具有強(qiáng)烈爆炸的危險。7011工作面三機(jī)配套為：采煤機(jī)型號為MG－400／930電牽引采煤機(jī)，基本支架型號為ZFY－6800／16／28型放頂煤支架，共121臺，過渡支架型號為ZFG－7200／18.5／32，共7臺，機(jī)頭4臺，機(jī)尾3臺，端頭支架一組，型號為ZT－18560／18／32，前、后部刮板輸送機(jī)型號為 SGZ－800／1050，轉(zhuǎn)載機(jī)型號為SZZ－1000／400型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，破碎機(jī)型號為PCM200重錘式破碎機(jī)。

2 工作面特點分析

1）7011溜子道走向長度2500m，計劃小時運量1000t，安裝DSJ－2×315／100、和DSJ－2×500／120帶式輸送機(jī)各一部，其中700m大傾角下運段安裝DSJ－2×500／120帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)在重載下運時，煤體有沿皮帶運行方向的分力mgsinθ（見圖1），對皮帶有作用力。運行過程中沖力太大，膠帶拖動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，在此情況下，皮帶在運輸過程中極易發(fā)生打滑、飛車事故。

圖1 皮帶機(jī)上煤體分力示意

2）大傾角俯采，工作面設(shè)備處于傾斜狀態(tài)，對設(shè)備正常運行極為不利：工作面刮板輸送機(jī)的刮板在重力的分力mgsinθ作用下滑向工作面煤壁側(cè)，可能造成刮板磨損煤壁側(cè)溜槽；煤機(jī)的重力分力mgsinθ主要作用在銷排上，極易磨損銷排和煤機(jī)滑靴；工作面支架由于下剎角度不足，極易損壞推移千斤頂。另外，由于煤機(jī)裝煤效果不好，且煤機(jī)到機(jī)頭、機(jī)尾割煤時煤沖向前方，造成機(jī)頭、機(jī)尾過渡槽前堆煤較多，稍不注意，極易造成過渡槽與機(jī)頭架的連接螺絲推擼或推斷，使刮板運輸機(jī)不能正常運行。

3）大傾角俯采工作面老塘容易躥矸，對工作面上下出口的安全管理威脅較大。老塘放出的煤極易堆到后部輸送機(jī)前方，影響放煤視線，同時影響后部輸送機(jī)的拉移。

4）俯采工作面防滅火難度大。常規(guī)注漿方式無法滿足防滅火需要，不僅達(dá)不到防滅火效果，反而會造成工作面水害，不利于生產(chǎn)組織。

3 工作面俯采的技術(shù)要求

3.1 皮帶改造

針對下運帶式輸送機(jī)的運行特點，對DSJ－2×500／120帶式輸送機(jī)進(jìn)行了改造。

（1）張緊絞車布置位置的確定：輸送帶的正確張力是保證輸送機(jī)安全可靠運行的首要條件之一。但帶式輸送機(jī)起止瞬間形成的帶張力會給輸送機(jī)的運行和控制帶來很大的不利影響，嚴(yán)重的破壞性張力波可能會使長距離帶式輸送機(jī)迅速減速乃至停機(jī)。由于下運帶式輸送機(jī)重載下運時，物料向下的勢能較大，受力為向下的物料張緊底膠帶，使得底膠帶始終處于張緊狀態(tài)，而上膠帶則為松邊，為了使張緊絞車張緊松邊，防止由于張緊不合適而導(dǎo)致斷帶事故的發(fā)生，同時延長膠帶的使用壽命，因此將張緊絞車布置在卸載滾筒與驅(qū)動滾筒之間。

（2）張緊方式的選擇：下運帶式輸送機(jī)在重載下運和空載啟停時對張緊力的要求差別較大，啟動時由于慣性力的作用，膠帶輸送機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始運行至設(shè)定速度，此時需要的張緊力較大，只有足夠大的張緊力 才能確保驅(qū)動滾筒與膠帶產(chǎn)生足夠大的摩擦力來拖動整條膠帶運轉(zhuǎn)；而重載下運時由于有向下的勢能，同時膠帶輸送機(jī)速度基本恒定，因此需要的張緊力較小，為了滿足重載、空載情況下運帶式輸送機(jī)對張緊力的不同要求，經(jīng)過研究分析，選擇能夠根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行實時調(diào)整的張緊裝置，該裝置由液壓站和液壓油缸及蓄能器組成。

（3）為了防止膠帶輸送機(jī)在重載時，發(fā)生“飛車”現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，只有增大下運時的阻力才能夠防止飛車現(xiàn)象的發(fā)生，為此在下運段安裝阻尼托輥，該托輥運轉(zhuǎn)阻力大，經(jīng)過實際應(yīng)用能夠有效防止膠帶輸送機(jī)在重載時放飛車事故的發(fā)生；同時在驅(qū)動滾筒處安裝盤式制動器，通過控制系統(tǒng)對盤形制動器液壓站上壓力變送器以及安裝在膠帶輸送機(jī)上的速度傳感器進(jìn)行速度檢測，當(dāng)速度超過設(shè)定速度值時，控制系統(tǒng)對盤形制動器液壓站上的比例閥進(jìn)行控制，對制動壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過盤形制動器對膠帶輸送機(jī)進(jìn)行適當(dāng)減速，當(dāng)速度降至設(shè)定速度時，盤形制動器全部打開，帶式輸送機(jī)正常運轉(zhuǎn)，通過對盤式制動器的控制有效的防止放飛車事故的發(fā)生；此外安裝二次卸載點能有效避免飄帶現(xiàn)象的發(fā)生，同時也增大了皮帶下運阻力。

3.2 回采工藝的正確操作

由于大傾角俯采，工作面從切眼平推到俯采達(dá)到下山角度，要有一個過渡階段，要像掘進(jìn)一樣進(jìn)入一次、二次甚至三次變坡。根據(jù)支架底座的長度，一個長度段一次變坡。從平推到5°～6°，再到10°左右，最后達(dá)到16°下山俯采。在此過程中，如果角度掌握不好，突然下剎角度過大，可能造成支架推前部輸送機(jī)時，將溜槽老塘側(cè)掀起，阻礙溜槽的前移，達(dá)不到推移步距，易損害推移千斤頂。為了減少過渡段距離，切眼掘進(jìn)時可將底板向前人為造成一個斜坡，以便盡快進(jìn)入俯采狀態(tài)。為了嚴(yán)格控制支架角度和溜子角度保持在同一平面上，每班的管理人員必須認(rèn)真測量支架、前溜、煤層的角度，當(dāng)層位失控，出現(xiàn)下剎角度過大，影響煤機(jī)運行時，應(yīng)利用千斤頂在前溜鏟煤板側(cè)掛在支架前梁處吊起墊好，以減少角度，此時要注意吊掛設(shè)備牢靠，防止出現(xiàn)意外傷人事故，如角度較小時，要將前溜拉回，煤機(jī)重新掃底，以保證下剎角度達(dá)到要求。支架前移時，要將支架前方及架間浮煤清理干凈，以保證支架與前溜角度相吻合。

3.3 兩道出口的管理

工作面兩道出口在沒有使用端頭支架時，出口的管理難度較大，特別是安全管理，老塘懸頂冒落時，可能沖垮出口的抬棚支護(hù)，竄矸傷人。目前姚橋礦在7011工作面機(jī)頭出口使用了ZT－18560／18／32型端頭支架，機(jī)尾出口盡量增加過渡支架，減少抬棚支護(hù)，這樣既減少了工人的勞動強(qiáng)度，又增加了安全系數(shù)，同時老塘側(cè)要懸掛擋矸簾，防止老塘竄矸傷人。另外，生產(chǎn)過程中，兩道出口過渡槽處的臥底量是出口管理的重點，如處理不好可能造成出口上飄，形成木楔形壓死支架，致使支架后尾壓在后部電機(jī)齒輪箱上無法生產(chǎn)。因此，必須確保煤機(jī)在出口處的臥底量，必要時要準(zhǔn)備好風(fēng)鎬，采用人工臥底，保證出口向前推移暢通無阻，否則還容易造成出口過渡槽與機(jī)頭架的連接螺絲推斷。

3.4 防滅火的安全管理

開放式壓注CO2是解決俯采工作面防滅火最有效的辦法，該礦在俯采工作面安裝前在工作面兩道及切眼內(nèi)鋪設(shè)多趟管路，在要害地點留設(shè)出口，例如掘進(jìn)高冒點、斷層帶等煤易氧化發(fā)生煤炭自燃的地點，均留設(shè)壓注CO2的出口。工作面在回采過程中壓注CO2前要對兩道打設(shè)密閉墻進(jìn)行封堵，減少CO2直接從兩道溢出。開放式埋管壓注CO2氣體釋放出口距離工作面要有一個合適的位置，離工作面太靠老塘達(dá)不到效果，離工作面太近易溢出。進(jìn)風(fēng)側(cè)一般設(shè)置兩路，釋放出口以距工作面為50～60m和80～90m為宜，如果無法保證管口到工作面距離時，要埋設(shè)三趟管路，每趟管路間距30～40m陸續(xù)拆開，并增加三通閥門，鋪設(shè)管路要增加1～2組三通閥門，可滿足壓注的靈活性。壓注前要根據(jù)工作面的實際風(fēng)量，充分考慮到壓注CO2的流量，要保證壓注的CO2即使全部從老塘泄露，回風(fēng)流中的CO2濃度也不超過1%，以免對工作面人員及回風(fēng)流中操作人員造成傷害，同時要將地面CO2壓注裝置閥門控制好，保證壓注流量。壓注CO2期間，通風(fēng)部門要加強(qiáng)對工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)巷道CO2的監(jiān)測工作，一旦超標(biāo)，立即撤人，停止壓注工作，保證人員安全。

4 實踐經(jīng)驗總結(jié)

通過對7011工作面大傾角俯采的技術(shù)分析、研究和實踐，得到以下幾點體會：

1）下順槽皮帶輸送機(jī)的防滑措施是保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的重點，皮帶機(jī)頭架驅(qū)動裝置位置的變動和摩擦托輥、制動器的使用是解決皮帶放大滑的決定因素。

2）大傾角俯采過程中要保證支架、前溜、底板在同一傾斜面上。

3）機(jī)頭、機(jī)尾過渡槽前要及時清理干凈，不能有雜物阻礙機(jī)頭、機(jī)尾的推移。煤機(jī)司機(jī)要控制好下剎角度，掌握好層位。

4）兩道出口：機(jī)頭使用端頭支架，機(jī)尾盡量使用過渡支架取代抬棚支護(hù)，增大安全系數(shù)，減輕工人勞動強(qiáng)度。

5）加強(qiáng)設(shè)備檢查、檢修，對損壞的設(shè)備及時查明原因，找出解決問題辦法。