综采工作面支架对接技术的应用与实践

焦金宝

【摘 要】为提高煤炭资源的回收率以及保证工作面开采的连续性，常采取工作面对接的方式。本文以刘庄煤矿120803综采工作面为工程背景，通过建立工作面伪斜推进力学模型对如何控制运输机的移动进行了分析，并对120803综采工作面成功实施了针对性的工作面精确对接技术，使120803综采工作面实现了成功对接，取得了明显的经济效益，为类似条件下工作面对接提供了有益借鉴。

【关键词】综采工作面；力学模型；对接技术；连续性

【Abstract】The method of workface linking often be used to improve the recovery rate of coal resources and ensure the continuity of working face . Taking the 120803 fully mechanized working face of Liu Zhuang coal mine as the project background ， the question about how to control the movement of the conveyor have been analisedby establishing the artificial inclined advance mechanical model of the working surface，and the accurateworkfacelinkingtechnologyhave been carried out successfully on the 120803 fully mechanized mining face，and the 120803 fully mechanized mining face have been dockedsuccessfully and obtained obvious economic benefit ， It provides useful reference for the similar conditions.

【Key words】Fully mechanized working face； Mechanicalmodel； Workface linking technology； Continuity

0 前言

在煤矿生产过程中，综采工作面经常会遇到断层、陷落柱及薄煤带等地质构造异常带，对工作面的正常回采造成了极大地影响[1-2]。国投新集刘庄煤矿设计年产千万吨级的现代化特大型矿井，井田区域内地质构造复杂，给工作面布置带来了很大困难。为提高煤炭资源的回收率以及保证工作面开采的连续性，需将工作面进行对接[3-6]。本文以刘庄煤矿120803综采工作面支架对接为工程背景，通过工作面的成功对接，取得了明显的经济效益，为类似条件下工作面对接提供了有益借鉴。

1 工程概况

1.1 工作面地质概况

120803工作面位于一水平东二采区，该工作面北临120802工作面采空区，上方为121102工作面和121301、121300工作面采空区。120803工作面为走向长壁、刀把式布置，标高约为-751～-625m，可采走向长约1270m。工作面含两个切眼，其中里切眼斜长251m，外切眼斜长48m。工作面两条顺槽均为直墙半圆拱型断面，采用锚网索支护，其中轨道顺槽净宽×中高=5.0m×4.0m，胶带顺槽净宽×中高=5.2m×4.1m。

该工作面主采8#煤层，平均倾角为18.2°，平均煤厚约2.2m。根据地测资料，该工作面内小断裂构造较为发育，其特点为：走向延伸短，切割层位少，且在断层附近一般都伴生有不同程度的煤层变薄带。因煤层厚度及产状变化较大，对工作面回采产生一定影响。

1.2 工作面采煤方法及设备

该工作面采用单一走向长壁后退式采煤方法，沿煤层顶底板采用综合机械化一次采全高、全部垮落法管理顶板。

2 工作面伪斜推进控制运输机移动的力学分析

为了确保综采工作面的精确对接，分析工作面运输机的运动规律，准确控制运输机“上窜下滑”是关键[7-8]。影响运输机“上窜下滑”的因素有：采煤工艺、煤层倾角、工作面伪斜角、煤层底板岩性及工作面长度等，下面建立工作面伪斜推进力学模型来分析如何控制运输机的移动[9]。

以120803工作面为例。推移步距V=1m，面长L=250m，若观测机尾每推进1m的下移量v0=50mm，则s=250*0.05=12.5m，θ=2.8°，即当工作面机巷超前风巷12.5m，工作面伪倾角约为92.8°时才能克服运输机的下滑。

3 主要技术创新点分析

工作面精确对接技术：120803工作面在回采565米时开始对接，对接前，工作面共有液压支架145架，编号为1#～145#。为了缩短工作面对接时间，提前在工作面外切眼安装26架液压支架，编号为146#～171#。本次对接的总体任务是：在工作面实现精确对接的前提下，将工作面137#～145#架前的溜槽和机尾转移到外切眼164#～171#架前安装并接合刮板运输机。

3.1 对接定位线管理

根据对接线以及中心线位置，采用“吊绳管理法”来监测运输机的上下移动[10]。“刀把”型工作面里段回采至对接切眼50m时，开始在轨道顺槽顶板中间位置画出中心线，沿中心线在顶板拉一道走向标志绳，并且沿标志绳每隔5m挂一根“垂标”，作为运输机上下移动的标尺[11]。随着工作面推进，每班组按时测量并记录运输机机尾距中心线的距离，同时及时对记录的数据机型处理分析，并采取对接措施控制运输机的上下移动，具体如图2所示。

3.2 对接控制措施

工作面刮板运输机在使用过程中，由于本身自重就有下滑的趋势，再加上煤炭向下运输和采煤机切割阻力及采煤机牵引运行的综合使用，将会使运输机在推移过程中产生下滑[12]。为保证对接顺利，采取如下措施：

（1）采取措施稳定运输机机头和机尾，在工作面推进过程中，监测运输机上下移动规律。

（2）采取伪斜推进的方法控制运输机上窜下滑，根据工作面地质条件和采煤工艺特征，控制工作面运输机伪斜角在92～93°之间，即工作面机巷超前风巷12～13m左右。

（3）针对工作面煤层倾角较大，采取上行顺序推移，即采用上行顺序推移工作面运输机和移置液压支架。

（4）运输机机尾处及时卧底，控制机尾架高度，防止运输机下滑。

3.3 对接控制步骤

为了将对接产生的误差控制在所允许的范围内，控制刮板运输机的上下移动需分四个步骤进行：

1）粗调阶段。工作面回采至对接位置20～50m时，稳定运输机大幅度的移动并掌握运输机的运动规律。当距外切眼20m时，运输机机尾距中心线要求控制在0.2m之内。

2）控制阶段。工作面距对接位置10～20m范围内，通过工作面甩斜的方式，控制并稳定运输机在中心线200～-100mm范围内移动。

3）微调阶段。工作面距对接位置2～10m范围内，控制并稳定运输机在中心线150～-50mm范围内移动。

4）稳定阶段。工作面距对接位置2m范围内，即最后两个截距时，要求距离稳定在0～100mm范围内，为运输机和支架精确对接创造条件。

3.4 支架对接及运输机延长

在两个面对接到位后，将运输机机尾、过渡槽、875mm偏短槽、偏转槽全部拆除，使用SDJ-32慢绞配合导向滑轮拉移到外切眼尾部164#～171#架安装。支架调整到位后，及时接通液压管路，将支架升起支护顶板。

延长运输机机尾的步骤为：a）运输机掐链，拆卸挡煤板及推拉头；b）将溜槽断开，上移运输机机尾；c）铺设底链，安装中部槽及特殊槽；d）接链，安装挡煤板及推拉头；e）运输机试运转。

4 技术经济效果

通过对刘庄煤矿120803综采工作面实施综采工作面支架对接技术，实现了综采工作面的精确对接，通过分析工作面运输机的运动规律，准确控制了运输机“上窜下滑”这一关键问题。克服了综采工作面经常会遇到断层、陷落柱及薄煤带等地质构造异常带，对工作面的正常回采造成的极大影响。提高了煤炭资源的回收率以及保证工作面开采的连续性；缓解了采掘接替紧张的局面，提高了煤炭产量。120803工作面外切眼对接后，多采出煤炭约8.5万吨，实现净增加经济效益约1200万元，经济效益显著。

【参考文献】

[1]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]杜计平，汪理全.煤矿特殊开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[3]杜何辛，陈建本，蔡生龙.复杂条件下综采快速对接技术[J].煤炭工程，2014（3）.

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[5]李成军，徐建文，田素川.综采工作面对接技术[J].煤，2012（5）.

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[9]李强.浅析综采工作面设备的防倒防滑技术措施[J].科学咨询，2014.

[10]张东亮.底梁式悬移支架在急倾斜特厚煤层放顶煤开采中的适应性分析[J].煤炭工程，2008.

[11]刘照辉，孙米银，张东亮.不规则综采工作面精确对接技术研究与实践[J].煤炭工程，2008（04）.

[12]韩正灿.综放面刮板输送机上窜下滑分析及控制技术[J].陕西煤炭，2014.

[责任编辑：杨玉洁]