大倾角煤层综采设备管理技术研究
摘 要：通过对大倾角工作面设备使用及管理中存在的问题进行研究分析，提出了合理控制工作面与运输巷夹角、增加工作面起伏、溜槽底部加防滑梯梁、使用防滑防倒千斤顶的方式解决了工作面刮板运输机、液压支架的防滑防倒问题，通过技术创新，使用煤机自牵电缆技术，实现提产降本、安全生产的目的。
关键词：大倾角煤层；设备防滑；技术创新
我国大倾角煤层储量大约占煤炭总储量的14.05% [ 1 ]，大倾角煤层的开采一直是我国煤炭开采领域研究的重点，我国大倾角煤层分布广、储量占比高，且大倾角煤层开采安全隐患多、设备及工艺要求高[ 2 ]。
长期以来，煤矿开采受自然条件影响因素主要表现在煤层的倾角、井田地质构造复杂程度、煤层自然发火期长短、瓦斯等有害气体赋存程度等方面。
对工作面开采的研究主要集中在灾害治理、顶板管理、设备管理上，关于煤层倾角对设备的影响主要表现在急倾斜煤层方面，对中倾斜煤层工作面设备管理研究则较少，特别是工作面开采过程中一些需要注意的实际问题研究成果及有效的管理方法较少。因此，研究大倾角工作面开采设备防滑、防倒及其他技术难题对工作面安全生产具有重要意义。
1 工作面概况
长城煤矿1503南工作面开采石炭纪五层煤，煤层平均厚度3.6m，平均倾角35°，局部倾角最大达到40°。煤层底板为3.6m白色中砂岩，伪顶为0.6m厚的灰黑色泥岩，直接顶为3.25m厚的粉砂岩，裂隙较发育，老顶则为2.8m厚的白色中砂岩。工作面范围内有一条落差5m，与工作面斜交的正断层，对生产影响较大。
工作面三机配套如下：MG300/700-WD型双滚筒采煤机、SGZ730/630型刮板运输机、ZY6700/20/40型液压支架。工作面开采过程中，因倾角较大，支架防倒防滑、煤机、运输机防滑，煤机电缆下行是制约工作面安全生产的主要因素。
2 设备使用存在问题
1）溜槽、采煤机、液压支架安装时困难较大，隐患较多；设备安装时由于工作面倾角大，设备运输、卸车增加了人员施工的安全隐患。
2）采煤机割煤结束停车后容易造成煤机自滑；工作面与运输巷夹角不易控制，容易造成液压支架、刮板运输机下滑，液压支架歪斜。
3）采煤机向下割煤时电缆靠自重下滑，当工作面不平直时或电缆槽受损变形时，电缆夹板容易卡住，需要人工拖拽，增加了工人的劳动量同时承受着工作面飞矸伤人的威胁。
3 设备使用管理技术
3.1 液压支架、刮板运输机防滑防倒技术
3.1.1控制工作面与运输巷夹角
大倾角综采工作面设备防滑首先要从开采技术及工艺上进行，有效控制工作面设备下滑、液压支架歪倒的方法就是调整好工作面与运输巷的夹角。
刮板运输机是否上行与下滑，工作面与运输巷夹角大小占主要因素，当夹角过小时，液压支架推移千斤顶作用在刮板运输机向溜尾方向上的力不能抵消刮板运输机因自重导致下滑的力，就会造成刮板运输机下滑，运输机下滑的同时会带动液压支架跟着下滑和歪倒；反之，则容易造成刮板运输机、液压支架上行，此时支架不会歪斜，但必须及时调整液压支架，否则容易造成刮板运输机溜槽脱节、液压支架折断推移梁或推移千斤顶。
工作面与运输巷合理夹角的大小与设备型号、开采层位、底板岩性以及煤层倾角有关，同时也与工作面起伏程度有关，因此，合理确定夹角的大小需要在实际生产中根据不同的条件进行不断的调整。
3.1.2控制工作面起伏
工作面适当起伏也对控制工作面刮板运输机、液压支架下滑起到良好的缓冲作用。当工作面有1～3处适当的起伏时，特别是刮板运输机机头以上20节溜槽长度范围内倾角人为减小时，对控制刮板运输机、液压支架下滑具有显著的效果。
3.1.3防滑梯梁控制刮板运输机下滑
对大倾角工作面刮板运输机防滑控制，可以采用增加溜槽与工作面底板摩擦阻力的方法。在溜槽底部增加横向防滑梯梁，增加溜槽底部粗糙度。
防滑梯梁使用长×宽×厚=1000mm×50mm×20mm规格的铁板焊接在溜槽底部，铁板间距500mm，每节溜槽焊接3块铁板。
3.1.4 防滑、防倒千斤顶控制液压支架、刮板运输机防滑
工作面最常用的防滑措施就是使用防滑千斤顶，一端连接在液压支架龙门架上，另一端使用防滑链条固定在溜槽鱼口旁边的翼板上，每5～10个支架距离安设一颗防滑千斤顶。当移液压支架、刮板运输机结束后，将防滑千斤顶涨紧，控制住刮板运输机下滑，然后再继续向下而上移液压支架、刮板运输机。防倒千斤顶使用在刮板运输机机头位置1～3号液压支架，在前移1～3号支架时，涨紧防倒千斤顶，控制液压支架歪斜。
3.2 采煤机电缆自牵引技术
大倾角工作面设备管理的一大难点就是采煤机电缆的移动。随采煤机在工作面做往复运动，采煤机电缆在电缆槽里面也要做往复运动，当采煤机向下割煤时，如果刮板运输机不直或电缆槽受损变形导致电缆无法顺利移动或脱出电缆槽时，均会对工作面正常生产造成影响。为解决这一问题就需要专门人员看护电缆，但是对人力资源及生产安全均造成重大影响。
采煤机电缆拖移自牵装置使用原理：理由采煤机在固定轨道上拖拽电缆做往复运动的特征，使用18.5mm钢丝绳与滑轮配合使用，随采煤机往复运动利用采煤机自身的力量达到自动牵引电缆的目的。
钢丝绳一头固定于采煤机机身，在刮板运输机机尾固定一滑轮、刮板运输机机头处固定一滑轮，在采煤机电缆回弯处安设一滑车，滑车骑在电缆槽上，钢丝绳从采煤机机身上向上绕过刮板运输机机尾处的定滑轮，下端穿过溜槽挡煤板下方的夹槽处直至刮板运输机机头处的定滑轮，绕过该定滑轮后向上连接在电缆回弯处的滑车上，滑车另一头则通过钢丝绳固定在采煤机机身上。采煤机向上割煤时，电缆回弯带动滑车上行；采煤机向下割煤时，采煤机带动钢丝绳、滑车下行，拉动电缆回弯下行。
4 结论
大倾角工作面设备主要通过以下技术手段来实现防倒防滑以及电缆拖移：
1）通过合理控制工作面与运输巷夹角、改变工作面起伏状态均能起到良好的防滑效果。
2）通过增加溜槽的摩擦阻力、使用防滑防倒千斤顶等方法，在控制刮板运输机、液压支架防滑防倒方面具有十分显著的效果。
3）使用采煤机电缆自牵技术，不但实现了电缆看护无人化，还能达到降本提效、实现安全生产的目的。
参考文献：
[1] 李长江.大倾角煤层开采的特点及安全防护技术[J].科技资讯，2012（27）：100.
[2] 曹艳飞.大倾角煤层开采难点及开采方法浅析[J].科技尚品，2016（1）：27-29.
作者简介：张宝义（1970-），男，山东泰安人，毕业于山东科技大学自动化专业，现任新矿内蒙能源长城煤矿调度室主任，主要从事煤矿综采工作面安装撤除和机电设备管理。
