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[摘 要]我国煤矿掘进工作面从上世纪七十年代开始就使用了机械化掘进机，随着煤矿开采深度和地质构造的变化，煤层赋存条件好、构造简单的区段回采已接近尾声，煤层倾角由缓倾斜逐步向急倾斜区的大倾角变化，使得开采条件变得越来越复杂。过去的一些机械化掘进技术已不适应现在的煤层赋存条件。随之带来机械化掘进水平和生产效率低，劳动强度大，顶板不易管理等问题越来越突出。
[关键词]大倾角 掘进 问题 对策
中图分类号：TV254 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0060-01
研究复杂条件大倾角上山机械化掘进技术研究对于改变了传统的掘进方式，提高了在大倾角上山机械化掘进技术水平显得尤为重要，填补了矿区大倾角上山机械化掘进技术研究的空白，同时也为复杂条件大倾角上山掘进的实施提供了可靠的技术支持。
一、国内现状
国内外在大倾角上山采用机械化综合配套技术掘进应用的不多，机械化配套设备集中使用在条件较好的缓倾斜煤层，因此在复杂条件大倾角上山机械化综合配套掘进报道的不多。
二、关键问题
从大倾角煤层上山掘进的矿压显现特征和掘进工艺特点看，煤层上山倾角超过20°时，不利于机械化掘进的因素增加，特别是当上山掘进倾角达到30°左右时，掘进迎头矿山压力显现规律与沿水平掘进时发生明显变化，顶板的应力的作用加大了对煤体控制冒落的难度，掘进设备在倾角的作用下下滑加重，掘进工作面顶板控制等问题表现的更为突出，关键体现在以下几方面：
1.在掘进过程中破碎的煤矸不沿煤壁下落，而是沿垂直下落，极易造成煤体冲击掘进机，使其下滑，破碎的煤矸威胁掘进机司机的安全。
2.顶板压力方向发生改变，作用于已掘进巷道迎头煤壁及两帮矿压较大。
3.当施工巷道平均坡度已经达到了26°以上， 甚至达30°以上， 配套的设备下滑力加大，稳定性发生变化，底板有下滑趋势，掘进机爬坡能力不足，发生爬不上去或产生下滑。掘进机载后退时极易发生失控下滑。这些问题会引起工作面条件恶化，带来不安全因素，导致生产不能正常进行。
4.综放工作面巷道沿底布置掘进，顶煤破碎，极易发生掘进迎头发生抽、漏、片、推、冒等顶板事故。顶板的管理成为能否安全掘进的关键问题之一。
5.掘进作业是工序之间受到严格的限制，生产技术、安全管理难度加大。
6.工作面上山倾角较大，运输机采用下山运输，极易发生胶带输送机跑车和运输的煤炭矸石下滑，给安全造成较大困难。
7.巷道坡度的增大， 掘进机在割煤时， 由于后支撑伸缩量小而起不到完全支撑作用， 会出现失稳现象。
三、复杂条件下大倾角上山掘进的对策
1.合理地采取了后配套胶带输送机跑车和煤矸下滑措施。
（1）合理选择胶带输送机。为防止胶带输送机失控加大胶带输送机功率，应适当增加牵引电机功率或者数量。在大倾角下山运输时电机为发电状态，在电机磁力的作用下控制胶带输送机失控。
（2）增加中部控制。在胶带输送机中部适当位置增加驱动动力，控制胶带输送机。
（3）在胶带输送机机头驱动装置和中间驱动装置上安装液压制动机构，在停止运转时液压制动装置制动，防止胶带输送机下滑失控。
（4）采用大包角皮带。防止胶带跑偏煤矸在运输过程中散落，发生飞溅。
2.合理控制和改进掘进机系统结构
（1）掘进机防滑措施。在掘进机订货时要求厂家增加行走部齿的长度及厚度，理论坡度达16 ～ 25°，提高履带强度和履带齿高。
（2）改造掘进机机械液压系统。掘进机因自重产生的下滑力， 导致掘进机行走、割煤困难， 无法正常顺利进行相关工作。改造掘进机机械液压系统， 提高液压系统的工作压力。将行走的油泵有二联泵改换成三联泵。
（3）改进后支承， 将后支撑液压系统压力调高，提高支撑能力。加大后支撑油缸的伸缩长度，利用三联泵作为系统油压来源，协助掘进机行走。
（4）防止掘进机下滑。即随上山的掘进向前推移构筑人工平台减少巷道坡度。构筑人工平台的角度以满足掘进机及其它设备在掘进时能正常工作为基础。人工平台的构筑见示意图1 所示。
（5）充分发挥掘进机本身的后支撑作用。掘进机在切割煤矸时，后支撑应处于受力状态，以保证掘进机的稳定。掘进机退机、停机时，切割头、铲板必须落地，以增加下滑阻力。
（6）掘进机施工平台后方，挂挡矸帘防止飞矸伤人。平台的一侧用于溜矸，另一侧用于行人和运料。
3.合理布置截割顺序
优化截割顺序，采用常规截割施工方式存在很大的危险性。因此根据巷道实际施工情况，改变以往在巷道中底部吃刀往复式进行割煤方式， 为由巷道上部吃刀， 由上向下往复式进行割煤，在截割上部时采用跟进支护，减少顶板暴露时间。截割方式见图2
4.顶板管理和运输管理对策
（1）采用超前锚杆控制顶板和煤壁。在大倾角巷道上山掘进时，掘进工作面煤壁自然形成向下倾斜的状态，为保证煤壁不劈帮，采用3-4颗锚杆在上顶控制煤壁，在锚杆的作用下稳定。见图3
（2）当顶板破碎超前锚杆控制困难时，在掘进迎头采用化学固化剂浇筑，加固煤体提高煤体强度和稳定性，化学固话剂浇筑主要是在工作面迎头上部的两腮布置2-3个孔，孔深在6-7m，浇筑量以达到稳定上顶煤体确定。掘进机司机在切割煤体时采用先割上顶，再割底部。割上顶时采用撞楔超前控制上顶，一般不超过1m的空顶距。
5.掘进运输管理
运输配套及方式。掘进机---拖挂转载---胶带输送机的自移机尾---胶带输送机。掘进机拖挂转载直接搭接在胶带输送机的自移机尾上。掘进机截割落下的煤炭通过掘进铲煤板装载机构进入掘进机转载溜子，掘进机拖挂转载皮带，自移机尾，伸缩胶带。
6.出煤防护。由于大倾角上山掘进，在运输煤炭过程中存在着煤炭下滑问题，为保证安全采用在掘进机转载皮带卸载处加装卸载防护，使其在转载过程中煤炭落入自移机尾上的煤炭不发生滚动飞溅。
受巷道坡度的增大影响，胶带输送机机尾无法在掘进机牵引顺利进行伸皮带，配套使用自移液压牵引机尾，实现胶带输送机机尾部在液压油缸的作用下自行移动， 达到伸胶带的目的。
[关键词]大倾角 掘进 问题 对策
中图分类号：TV254 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0060-01
研究复杂条件大倾角上山机械化掘进技术研究对于改变了传统的掘进方式，提高了在大倾角上山机械化掘进技术水平显得尤为重要，填补了矿区大倾角上山机械化掘进技术研究的空白，同时也为复杂条件大倾角上山掘进的实施提供了可靠的技术支持。
一、国内现状
国内外在大倾角上山采用机械化综合配套技术掘进应用的不多，机械化配套设备集中使用在条件较好的缓倾斜煤层，因此在复杂条件大倾角上山机械化综合配套掘进报道的不多。
二、关键问题
从大倾角煤层上山掘进的矿压显现特征和掘进工艺特点看，煤层上山倾角超过20°时，不利于机械化掘进的因素增加，特别是当上山掘进倾角达到30°左右时，掘进迎头矿山压力显现规律与沿水平掘进时发生明显变化，顶板的应力的作用加大了对煤体控制冒落的难度，掘进设备在倾角的作用下下滑加重，掘进工作面顶板控制等问题表现的更为突出，关键体现在以下几方面：
1.在掘进过程中破碎的煤矸不沿煤壁下落，而是沿垂直下落，极易造成煤体冲击掘进机，使其下滑，破碎的煤矸威胁掘进机司机的安全。
2.顶板压力方向发生改变，作用于已掘进巷道迎头煤壁及两帮矿压较大。
3.当施工巷道平均坡度已经达到了26°以上， 甚至达30°以上， 配套的设备下滑力加大，稳定性发生变化，底板有下滑趋势，掘进机爬坡能力不足，发生爬不上去或产生下滑。掘进机载后退时极易发生失控下滑。这些问题会引起工作面条件恶化，带来不安全因素，导致生产不能正常进行。
4.综放工作面巷道沿底布置掘进，顶煤破碎，极易发生掘进迎头发生抽、漏、片、推、冒等顶板事故。顶板的管理成为能否安全掘进的关键问题之一。
5.掘进作业是工序之间受到严格的限制，生产技术、安全管理难度加大。
6.工作面上山倾角较大，运输机采用下山运输，极易发生胶带输送机跑车和运输的煤炭矸石下滑，给安全造成较大困难。
7.巷道坡度的增大， 掘进机在割煤时， 由于后支撑伸缩量小而起不到完全支撑作用， 会出现失稳现象。
三、复杂条件下大倾角上山掘进的对策
1.合理地采取了后配套胶带输送机跑车和煤矸下滑措施。
（1）合理选择胶带输送机。为防止胶带输送机失控加大胶带输送机功率，应适当增加牵引电机功率或者数量。在大倾角下山运输时电机为发电状态，在电机磁力的作用下控制胶带输送机失控。
（2）增加中部控制。在胶带输送机中部适当位置增加驱动动力，控制胶带输送机。
（3）在胶带输送机机头驱动装置和中间驱动装置上安装液压制动机构，在停止运转时液压制动装置制动，防止胶带输送机下滑失控。
（4）采用大包角皮带。防止胶带跑偏煤矸在运输过程中散落，发生飞溅。
2.合理控制和改进掘进机系统结构
（1）掘进机防滑措施。在掘进机订货时要求厂家增加行走部齿的长度及厚度，理论坡度达16 ～ 25°，提高履带强度和履带齿高。
（2）改造掘进机机械液压系统。掘进机因自重产生的下滑力， 导致掘进机行走、割煤困难， 无法正常顺利进行相关工作。改造掘进机机械液压系统， 提高液压系统的工作压力。将行走的油泵有二联泵改换成三联泵。
（3）改进后支承， 将后支撑液压系统压力调高，提高支撑能力。加大后支撑油缸的伸缩长度，利用三联泵作为系统油压来源，协助掘进机行走。
（4）防止掘进机下滑。即随上山的掘进向前推移构筑人工平台减少巷道坡度。构筑人工平台的角度以满足掘进机及其它设备在掘进时能正常工作为基础。人工平台的构筑见示意图1 所示。
（5）充分发挥掘进机本身的后支撑作用。掘进机在切割煤矸时，后支撑应处于受力状态，以保证掘进机的稳定。掘进机退机、停机时，切割头、铲板必须落地，以增加下滑阻力。
（6）掘进机施工平台后方，挂挡矸帘防止飞矸伤人。平台的一侧用于溜矸，另一侧用于行人和运料。
3.合理布置截割顺序
优化截割顺序，采用常规截割施工方式存在很大的危险性。因此根据巷道实际施工情况，改变以往在巷道中底部吃刀往复式进行割煤方式， 为由巷道上部吃刀， 由上向下往复式进行割煤，在截割上部时采用跟进支护，减少顶板暴露时间。截割方式见图2
4.顶板管理和运输管理对策
（1）采用超前锚杆控制顶板和煤壁。在大倾角巷道上山掘进时，掘进工作面煤壁自然形成向下倾斜的状态，为保证煤壁不劈帮，采用3-4颗锚杆在上顶控制煤壁，在锚杆的作用下稳定。见图3
（2）当顶板破碎超前锚杆控制困难时，在掘进迎头采用化学固化剂浇筑，加固煤体提高煤体强度和稳定性，化学固话剂浇筑主要是在工作面迎头上部的两腮布置2-3个孔，孔深在6-7m，浇筑量以达到稳定上顶煤体确定。掘进机司机在切割煤体时采用先割上顶，再割底部。割上顶时采用撞楔超前控制上顶，一般不超过1m的空顶距。
5.掘进运输管理
运输配套及方式。掘进机---拖挂转载---胶带输送机的自移机尾---胶带输送机。掘进机拖挂转载直接搭接在胶带输送机的自移机尾上。掘进机截割落下的煤炭通过掘进铲煤板装载机构进入掘进机转载溜子，掘进机拖挂转载皮带，自移机尾，伸缩胶带。
6.出煤防护。由于大倾角上山掘进，在运输煤炭过程中存在着煤炭下滑问题，为保证安全采用在掘进机转载皮带卸载处加装卸载防护，使其在转载过程中煤炭落入自移机尾上的煤炭不发生滚动飞溅。
受巷道坡度的增大影响，胶带输送机机尾无法在掘进机牵引顺利进行伸皮带，配套使用自移液压牵引机尾，实现胶带输送机机尾部在液压油缸的作用下自行移动， 达到伸胶带的目的。