关于高架综采问题的研究.pdf

鱼堪贮遮让缝 生箍鱼期 北京工业职业技术学院刘子龙 摘要本文就高架综采的倒架及液压支架下滑谈一点粗浅的看法，并就这些问题的预 防和解决方法提出了个人意见。 关键词高架综采倒架液压支架下滑 高架综采越来越受到采矿界的重视，特别是国产高架 工业性试验的成功。使高架综采一次采全高代替倾斜分层 采煤法工艺成为容易实现的现实。与之俱来的是由于高 架本身的结构特点使综合机械化采煤固有的矛盾显得更 为突出，如倒架、液压支架下滑等。对此应有相应的特殊 技术措施。 l 倒架及处理 液压支架不垂直工作面的顶底板，偏离正常支护位 置，失去或降低了对顶板的支护作用即为倒架。液压支架 向上巷方向倾斜称上倒，向下巷方向倾斜称下倒。挤架是 相邻液压支架间隙过小，相互挤靠在一起，使液压支架的 前移困难。咬架是相邻液压支架的顶梁相互叠压，使支架 不能正常工作。挤架、咬架是倒架的不同表现形式。一次 采全高综合机械化采煤由于采高大，一旦发生倒架，将对 生产及安全产生不利的影响。 1 ．1 倒架的危害 ， 倒架造成局部顶板失去或降低支撑力，出现顶板下 沉、破碎、胃落，煤壁片帮等现象，破碎矸石从架问下落造 成伤人。 倒架使液压支架的顶梁与顶板的面接触变成线接触， 使液压支架处于非正常受力状态，液压支架的顶梁与前 梁、顶梁与掩护梁、掩护梁与四联杆及与底座联结销轴因 受力不均而上下窜动而受损。由于液压支架顶粱的咬啃， 使液压支架的侧护板受损。冒落的碎矸、碎煤挤坏控制管 路。冒落的大块矸石，通过采煤机易发生卡链、断链，同时 加剧刮板输送机的磨损。矸石通过运输系统，造成胶带、 转载机，特别是破碎机损坏加剧。当采用爆破处理工作面 内冒落的大块矸石时，会造成支架立柱及千斤顶的镀铬层 的损伤，缩短支架寿命。处理倒架时单体液压支柱耗损严 重，一般一根单体能调2 _ 3 架，严重时3 根单体也不能扶 正一架。 倒架使采煤工作面不能正常生产，影响矿井的稳产高 产。 1 ．2 倒架原因分析 高架综合机械化采煤的倒架几率较大，除去与高架自 身结构有关外，还与使用条件、地质构造、工程质量等有 关。 1 ．2 ．1 高架自身结构特点是倒架的一个重要因素 高架的支撑高度大，吨位大，重心位置高，而支架的支 护宽度与低架相比并没有多少增加，很容易失稳造成倒 架。 如图1 所示。当支架重力G 的作用线超出底座宽 度时，就会产生倾倒，此倾倒力距M 为 肘G 陆妇一G 昙∞般 Z 式中M - 倾倒力矩，N m ； G ．一液压支架自重，N ； B ．一液压支架底座宽度，m ； r 一工作面倾角，度； H ．一液压支架重心高度，m 。 图1 支架的侧向倾倒 从公式看出，煤层倾角a 越大，采高H 越大，支架的稳 定性越差。 目前，国产高架对煤层倾角的适用范围均在1 5 0 以下， 而煤层倾角的变化有可能超过这个数值，使倒架事故的发 生几率增加。 万方数据 巡 生筮鱼翅龌堑遮让2 1 ．2 ．2 底板松软或顶板不平 底板松软或顶板不平是造成倒架的原因之一，如图2 所示，由于顶底板的原因，使支架处于线支撑或点支撑等 形式，因受力状态不合理而失稳。 1 ．2 ．3 超高 超高是造成倒架的重要原因，需支护高度大于液压支 架的最大支撑高度即为超高，在众多的倒架事故中超高作 为原因的几率最多。由于超高使支架失稳而下倒，或顶梁 上方是碎矸、碎煤，与上覆顶板离层，在移动邻架时而下倒。 1 ．2 ．4 支架失修 液压支架失修，造成液控系统失灵，出现个别液压支 架支撑力降低而缓缓下降，发生切顶现象。或一架中只有 一根立柱失效，而缓慢下倒。 图2 底板松软和顶板不平支架的支护状态 1 ．3 倒架的处理 处理倒架就是把支架扶起，使之处于正确的支护状态。 也称调架。倒架的原因、程度不同，调架的方法也不同。 1 ．3 ．1 支架侧护板调架 当支架发生轻微的倾倒时，若顶板比较完整，用支架 侧护板相互挤压即可实现调架工作。该方法在支架偏离 正确支护立面小于3 0 时使用效果最好。用该方法须经 常进行，以防倒架扩大化。 1 ．3 ．2 防倒锚固调架或绞车调架 当倒架较为严重时，从架问间隙大的支架开始，自上 而下或自下而上，用锚固千斤顶拉被调支架的顶梁，逐一 进行。 1 ．3 ．3 单体液压支柱顶推调架 用D z 一3 8 0 0 单体液压支柱，下端支在刮板输送机齿 轨上或相邻支架的底座上，上端支在被调支架的顶梁上。 移架时给单体送液，将被调支架调正。该法必须从间隙大 的支架开始，逐一进行。另外，要注意架问的碎矸、碎煤必 须清净。 1 ．3 ．4 单体液压支柱吊架调架 降架前将单体液压支柱支好 方法同上 ，降架时把支 架吊起，使支架底座相对顶梁下移或上移；移架时给单体 送液，使支架顶梁上移或下移。 1 ．4 倒架、挤架、咬架的预防 1 ．4 ．1 合理使用各种防倒防滑装置 用好端头支架和中间架的防倒千斤顶，使之处于良好 的工作状态，以防止支架向下倾倒。在中部架增设斜拉千 斤顶 每6 架设一个 防止支架向下倾倒。 1 ．4 ．2 提高移架质量 移架时不要降架太多，防止相邻支架相互失去依靠， 有条件可采用带压移架。坚持每移必调的原则，使支架处 于正确的位置和良好的工作状态，用好支架的侧护板，及 时调整轻微倒架。另外，及时移架，避免出现局部支架落 后现象。在支架落后处极易发生挤架现象，严重时造成倒 架。另外，支架局部落后，该处煤壁压力增大，造成片帮进 而发生冒顶，使支架失稳下倒。 1 ．4 ．3 避免超高开采 如前所述，超高会使支架失稳。造成超高的原因有过 断层和沿底板割煤。断层处顶板一般较为破碎，容易造成 冒顶超高，使支架失稳。沿底板割煤，若煤层厚度大于支 架的最大支撑高度，则须留顶煤，若顶煤的厚度不大则极 易脱落，造成超高，使支架失稳。在实际生产中要注意采 高的控制，防止超高致使支架失稳。 1 ．4 ．4 支架工况监测 加强支架的工况监测工作，及时掌握支架的工作状态 和存在的问题，为做好倒架的预防工作提供必要的信息。 2 液压支架和输送机下滑 综合机械化采煤由于设备的吨位大，加上煤层的倾角 及对设备的操作误差，在工作过程中，液压支架和刮板输 送机会下滑。在普通机械化采煤工作面解决刮板输送机 下滑的方法是掐接输送机机槽。而综合机械化采煤工作 面的液压支架是和输送机通过千斤顶连在一起的，不能采 用如上方法。若综合机械化采煤工作面出现液压支架和 输送机下滑现象，不但要进行机槽掐接工作，还要进行液 压支架的续减工作，是非常麻烦的事情。所以，在综合机 械化采煤工作面更重要的是预防。 2 ．1 液压支架与刮板输送机下滑原因分析 综采工作面内普遍存在着支架下滑现象。支架下滑 原因有两方面一是支架重力沿倾斜的分力大于支架与底 板的摩擦力；二是支架与输送机相互作用的结果。 支架在正常工作时，紧撑于顶板与底板之间，若支架 有沿倾斜滑动的趋势时，则顶板与顶梁之间，底板与底座 之间均产生摩擦力，作用于顶梁与底座的摩擦力，当与支 架重力沿倾斜的分力平衡时，支架呈稳定状态。当支架降 柱以后 例如支架移架前 ，顶板作用于顶梁的摩擦力消 失，此时支架下滑力F 为 F G 曲H 一丙嗽 式中醐斜下滑力，Ⅳ； ．降属与岩石的摩擦系数，约为0 ．2 7 ； 万方数据 8 堪芷遮盐巡l 生箍期 G _ 一液压支架自重，| 『＼r ； 口一工作面倾角，度。 从公式可知，当煤层倾角大于1 5 0 时，支架即可能下 滑。 2 ．2 防止自移支架下滑的措施 2 ．2 ．1 用好支架的防滑机构 防滑机构有固定在输送机底托架或拉架梁上的导向 腿，或安装在支架侧的导向杆。如图3 所示，偏摆了的支 架，在移架过程中，逐渐拉正。 b 舀 ● b 图3 支架的偏摆 『导向腿；卜导向杆 在支架底座间联1 _ 2 个调架千斤顶，可以随时调节 架问空隙。调架着力位置以靠近支架重心为宜。 2 ．2 ．2 采用自上而上的移机顺序 在支架与输送机导向关系密切时，为防止支架下滑， 应采用白下而上的移机次序。 2 ．2 ．3 调斜工作面 采用机头超前机尾的办法，使液压支架移动方向和工 作面推进方向之间人为地形成一个夹角0 如图4 ，这样 在移机过程中使刮板输送机造成一个上窜量，用以抵消下 滑量。夹角0 的大小与工作面倾角及操作水平有关。 下 图4 机头超前机尾调斜工作面 夹角0 的确定方法是观测正常情况下一次移架输送 机下滑量s ，然后代入下式 e 一i I l { 式中卜支架移动方向与工作面推进方向夹角，度； 广一次移架输送机下滑量，m ； 卜移架步距，m 。 由于夹角的操作不方便，可将夹角e 折合成机头超前 机尾的距离来操作。在实际工作中要及时掌握刮板输送 机的上下窜动的情况，并及时调整该夹角0 。 2 ．3 续减架工艺 工作面长度变化或者由于支架和刮板输送机下滑，使 综合机械化采煤工作面液压支架的续减成为必然工作。 下面介绍续减支架的具体做法 2 ．3 ．1 待位续架 1 在上巷组装峒室内组装需续支架，在采线距续架 点3 0 I I I 左右时，将所续支架拉至续架点，置于巷道一帮进 行等待。 2 控制机尾采高 以够用为度，以后同 ，空顶部分使 用单体支柱与铰接顶梁支护。续接支架与原支架间隙控 制在0 ．3 m 以下。 3 当采线距续架点2 嘶左右时，加强巷道支护。机 尾延长段空顶处，用板梁顺倾向搭接在支架上及上巷棚梁 间，下用单体、铰接顶梁支护。在空顶后方沿倾向排木垛。 4 当控项空间倾斜长在上巷下帮1 ．5 m 时，用绞车与 单体配合移动支架就位，续接机槽，安好挡煤板等。依次 进行。 2 ．3 ．2 拉架续架 1 在工作面前方做一个简易组装峒室，规格以能吊 装支架为准。在峒室内组装支架，置于巷道一侧。 2 在采线距续架点5 ．O m 左右时，将机尾控顶空间顺 倾向排上长方形木垛。同时控制机尾采高 同上 。 3 工作面到达安装点后，机尾正前方扩三角出口，并 支护好。 见图5 4 在巷内安一台绞车，在木垛处设轮组，巷底铺工字 钢作为滑轨，反拉支架入三角空间。在原有支架尾部安滑 轮，反拉支架、单体顶推顶梁和底座尾部，将支架安装平 正。安装机槽和机尾，连接支架和机槽。 图5 拉架续架示意图 减架工艺基本是续架工艺的逆操作，但在减架时必须 做好提前替棚工作，并控制好撤架前1 0 m 范围内机尾采高。 参考文献 1 煤炭科学技术，1 9 9 2 ．2 2 张希峻， 上册 责任编辑章新敏 万方数据