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摘 要: 本文浅析大倾角综采面的开采特点、伪斜布置缓解大倾角的压力，以及伪斜工作面的影响分析。
关键词: 综采；大倾角；伪斜布置；防滑
中图分类号：TD82文献标识码： A
1 引言
煤矿大倾角综采工作面的开采，为了保障各项设备的稳定性是比较困难的，为此就需要采取一定的措施，缓解大倾角造成巨大压力。而采用伪斜开采方式，就能缓解这种压力与困难，保证工作面正常推进。开采过程中，工作面长度、倾角、推溜力、伪斜开采时工作面上仰角、超前量相互之间，存在一定的关系，并相互影响。通过对大倾角综采工作面采用仰伪斜开采时超前量对液压支架上仰角的影响分析，可为伪斜开采时超前量的选择提供参考，对输送机的下滑量能作定量分析。此法开采布置不能彻底解决支架歪斜、输送机下滑的問题，但能有所缓解和可靠控制。对该类型采面，要注重增设挡矸帘、挡矸板、防倒防滑及调架装置，并加强工作面的现场管理，以保障生产秩序的正常进行。
2 大倾角综采面的开采特点
1）大倾角煤层的概念。大倾角煤层是以煤层倾角超过冒落矸石及煤的自然安息角所出现的滑动、失稳等现象为主要特征所命名。现场中通常将30～55°倾角的煤层称为大倾角煤层。
2）大倾角煤层开采的特点。大倾角综采工作面液压支架在自由状态下通常处于失稳状态，容易出现倾倒现象。当顶梁受到邻架约束时，也可能出现向上倒架，移架、调架比较困难。当工作面来压时，由于顶、底板的运动，也易产生失稳、倒架，或出现非正常工作状态。工作面下排头支架全靠人为调整、防护，管理难度较大。工作面输送机下滑严重，前移困难。输送机中部槽与支架、采煤机连接件、导向件工况差。输送机的防滑、前移主要靠液压支架进行定位、调整。大倾角工作面的倾角大于煤的安息角(20°)，采落的煤存在自由下滑现象，极易越过输送机的挡煤板滑入支架的人行通道，伤及操作工，影响安全。
3 伪斜布置缓解大倾角的压力
1）大倾角对支架及工作设备稳定性的影响。工作面倾角对支架和其他设备的稳定性影响较大，若将工作面布置为伪斜，则可减小工作面倾角，为工作面支架稳定性控制提供便利，因此它也是控制设备稳定性的有效措施。采用仰伪斜布置(即下端头超前上端头)的工作面，见如图1所示。
2）伪斜工作面的主要特点。①工作面倾角α伪比α小，全面支架及其他设备稳定性均有所提高；②支架从下向上顺序移架，有利于移架过程中下方支架作为上方支架移动导向和稳固的支点；③支架从下向上顺序推移前输送机或拉后输送机过程中，对输送机产生倾斜向上的分力，这有利于防止输送机下滑。
4 伪斜工作面的影响分析
1）真、伪斜工作面布置的几何变化。仰伪斜工作面布置时，真工作面倾角为α，而真工作面与工作面回风巷垂直，伪斜工作面与工作面回风巷的夹角为γ，使得工作面长度、倾角、推溜力等均发生变化。
①伪斜工作面长度与真工作面长度。伪斜开采工作面长度L伪和真工作面长度L同超前量S的关系（符合勾股定理）如下:
L伪=(L2+S2)1/2 ①
伪斜开采工作面长度L伪比真工作面长度L增加的量为ΔL
ΔL= L伪-L=(L2+S2)1/2-L ②
ΔL受超前量影响最大，S越大ΔL也越大，与工作面倾角无关。一般伪斜开采会增加支架数量和输送机的长度，并增加投资。在满足工作面顺利开采的情况下，应尽量减少超前量。
②超前量、工作面倾角对工作面长度、上仰角、伪倾角的影响。假设工作面下端头水平高度为0，则工作面上端头水平高度为H = L×sinα, 则有:
Sinα伪=L×Sinα/L伪= L×Sinα/(L2+S2)1/2 ③
式中：α为真工作面倾角(煤层倾角), °;α伪为伪斜工作面倾角,°。
该式也表明，伪斜开采时，伪倾角α伪随真倾角的增大而增大，随超前量的增大而减小，但受工作面长度的影响较小。
Sinβ伪=S×Sinα/L伪= S×Sinα/(L2+S2)1/2 ④
式中：β伪—伪斜工作面沿推溜方向的上仰角，°。
此表明伪斜开采时，上仰角随真倾角的增大而增大，随超前量的增大而增大，随真工作面长度L的增大而减小。
S= L×Sinβ伪/(Sin2α+cos2β伪) 1/2 ⑤
根据这些分析可知，当真工作面长度L为一定时，伪斜工作面上仰角β伪随工作面超前量S、真工作面倾角α的增大而增大，而真工作面越长这种影响越不明显。由于倾角大于煤的安息角(20°)，采落的煤存在自然下滑现象，极易越过输送机的挡煤板滑入支架人行道，容易伤及人。当上仰角β伪太大时，更容易使滚落的块煤越过输送机挡煤板而窜入液压支架的人行道。所以，上仰角β伪不宜过大，一般选5°左右为宜。由此也可以确定出超前量。为安全起见，可在输送机挡煤板上部位置增加防滚煤挡网 (板)，在输送机中部槽上部位置增加可伸缩挡矸帘，以便采煤机过后及时伸出，以有效挡住滚落的煤块。
2）推移输送机的力。为保证伪斜工作面推移输送机时输送机有一定的向上漂移，则必须满足下列条件:
ΣF= F1+ F辅- F滑＞0 ⑥
式中：ΣF为输送机在真工作面方向上受的合力，kN；F1为伪斜开采时推溜力在真工作面方向上的分力，kN；F辅为辅助防滑力，kN；F滑为输送机自由状态下滑力，kN。
①输送机在伪斜开采时，下滑倾向与在真工作面相同。在不考虑支架的约束时，输送机自由状态下的下滑力为:
F滑=(G1+ G2)(sinα-µcosα) ⑦
式中：G1为输送机重力，kN；G2为采煤机重力，kN；μ为输送机与底板的摩擦系数。一般状态下，μ值为0.32～0.36。当工作面有淋水或潮湿时，μ仅为0.22～0.26，这时下滑稳定性明显下降，倾角越大影响就越大。因此，保持工作面底板较好的状况，则有利于防止输送机下滑。
②伪斜工作面推溜力，在真工作面方向上的分力与输送机自由状态下滑方向相反，此时有:
F1=Fcosγ=FS/(L2+S2)1/2 ⑧
式中：F为推溜力,kN;γ为伪斜工作面与回风巷的夹角,°。γ越大则F1越小，也就是当真工作面长度一定时，工作面超前量越大，推溜力在真工作面方向上的分力就越大，与工作面倾角α却无关。
③调整输送机下滑时，其辅助防滑力的大小应符合F辅＞F滑- F1。这可采用在支架底座上每隔6～8架连一组防滑，同时操纵，将下滑的输送机向上推，也可用单体液压支柱辅助防滑。当推溜、移架完成后，应立即调整端头支架，然后再调整输送机和工作面支架的相对位置，使工作面保持在γ角伪斜状态，将下滑的输送机调整到位，调整支架使之与输送机垂直。这样才能保障工作期间的安全、稳定。
5 结论
①伪斜布置的大倾角工作面，开采时需根据真工作面的长度和倾角确定超前量。超前量对减小输送机下滑有利；但太大时会造成伪斜工作面沿推溜方向上仰角增大，工作面上端滚落的块煤易滚入支架人行道。因此，超前量不宜过大。同时，液压支架要配备挡矸帘和挡矸板。②工作期间推溜力不能完全克服输送机的下滑力，防止输送机下滑必须使用和支架配合的防滑装置，但可估算出最低防滑力，以确定防滑装置。同时，应尽可能的减少工作面底板的湿滑，以保持输送机的下滑摩擦阻力。③工作期间，由于推溜方向和工作面推进方向有夹角，推溜移架后要及时调整工作面端头支架、输送机、支架的相对位置，这对大倾角工作面尤为重要。
参考文献：
[1]伍永平.大倾角煤层开采“顶板、支护、底板”系统稳定性机动力学模型[J].煤炭学报,2004,29(5):527-531.
[2]林忠明,等.大倾角纵放开采液压支架稳定性分析与控制技术[J].煤炭学报，2004,29(3):264-268.
关键词: 综采；大倾角；伪斜布置；防滑
中图分类号：TD82文献标识码： A
1 引言
煤矿大倾角综采工作面的开采，为了保障各项设备的稳定性是比较困难的，为此就需要采取一定的措施，缓解大倾角造成巨大压力。而采用伪斜开采方式，就能缓解这种压力与困难，保证工作面正常推进。开采过程中，工作面长度、倾角、推溜力、伪斜开采时工作面上仰角、超前量相互之间，存在一定的关系，并相互影响。通过对大倾角综采工作面采用仰伪斜开采时超前量对液压支架上仰角的影响分析，可为伪斜开采时超前量的选择提供参考，对输送机的下滑量能作定量分析。此法开采布置不能彻底解决支架歪斜、输送机下滑的問题，但能有所缓解和可靠控制。对该类型采面，要注重增设挡矸帘、挡矸板、防倒防滑及调架装置，并加强工作面的现场管理，以保障生产秩序的正常进行。
2 大倾角综采面的开采特点
1）大倾角煤层的概念。大倾角煤层是以煤层倾角超过冒落矸石及煤的自然安息角所出现的滑动、失稳等现象为主要特征所命名。现场中通常将30～55°倾角的煤层称为大倾角煤层。
2）大倾角煤层开采的特点。大倾角综采工作面液压支架在自由状态下通常处于失稳状态，容易出现倾倒现象。当顶梁受到邻架约束时，也可能出现向上倒架，移架、调架比较困难。当工作面来压时，由于顶、底板的运动，也易产生失稳、倒架，或出现非正常工作状态。工作面下排头支架全靠人为调整、防护，管理难度较大。工作面输送机下滑严重，前移困难。输送机中部槽与支架、采煤机连接件、导向件工况差。输送机的防滑、前移主要靠液压支架进行定位、调整。大倾角工作面的倾角大于煤的安息角(20°)，采落的煤存在自由下滑现象，极易越过输送机的挡煤板滑入支架的人行通道，伤及操作工，影响安全。
3 伪斜布置缓解大倾角的压力
1）大倾角对支架及工作设备稳定性的影响。工作面倾角对支架和其他设备的稳定性影响较大，若将工作面布置为伪斜，则可减小工作面倾角，为工作面支架稳定性控制提供便利，因此它也是控制设备稳定性的有效措施。采用仰伪斜布置(即下端头超前上端头)的工作面，见如图1所示。
2）伪斜工作面的主要特点。①工作面倾角α伪比α小，全面支架及其他设备稳定性均有所提高；②支架从下向上顺序移架，有利于移架过程中下方支架作为上方支架移动导向和稳固的支点；③支架从下向上顺序推移前输送机或拉后输送机过程中，对输送机产生倾斜向上的分力，这有利于防止输送机下滑。
4 伪斜工作面的影响分析
1）真、伪斜工作面布置的几何变化。仰伪斜工作面布置时，真工作面倾角为α，而真工作面与工作面回风巷垂直，伪斜工作面与工作面回风巷的夹角为γ，使得工作面长度、倾角、推溜力等均发生变化。
①伪斜工作面长度与真工作面长度。伪斜开采工作面长度L伪和真工作面长度L同超前量S的关系（符合勾股定理）如下:
L伪=(L2+S2)1/2 ①
伪斜开采工作面长度L伪比真工作面长度L增加的量为ΔL
ΔL= L伪-L=(L2+S2)1/2-L ②
ΔL受超前量影响最大，S越大ΔL也越大，与工作面倾角无关。一般伪斜开采会增加支架数量和输送机的长度，并增加投资。在满足工作面顺利开采的情况下，应尽量减少超前量。
②超前量、工作面倾角对工作面长度、上仰角、伪倾角的影响。假设工作面下端头水平高度为0，则工作面上端头水平高度为H = L×sinα, 则有:
Sinα伪=L×Sinα/L伪= L×Sinα/(L2+S2)1/2 ③
式中：α为真工作面倾角(煤层倾角), °;α伪为伪斜工作面倾角,°。
该式也表明，伪斜开采时，伪倾角α伪随真倾角的增大而增大，随超前量的增大而减小，但受工作面长度的影响较小。
Sinβ伪=S×Sinα/L伪= S×Sinα/(L2+S2)1/2 ④
式中：β伪—伪斜工作面沿推溜方向的上仰角，°。
此表明伪斜开采时，上仰角随真倾角的增大而增大，随超前量的增大而增大，随真工作面长度L的增大而减小。
S= L×Sinβ伪/(Sin2α+cos2β伪) 1/2 ⑤
根据这些分析可知，当真工作面长度L为一定时，伪斜工作面上仰角β伪随工作面超前量S、真工作面倾角α的增大而增大，而真工作面越长这种影响越不明显。由于倾角大于煤的安息角(20°)，采落的煤存在自然下滑现象，极易越过输送机的挡煤板滑入支架人行道，容易伤及人。当上仰角β伪太大时，更容易使滚落的块煤越过输送机挡煤板而窜入液压支架的人行道。所以，上仰角β伪不宜过大，一般选5°左右为宜。由此也可以确定出超前量。为安全起见，可在输送机挡煤板上部位置增加防滚煤挡网 (板)，在输送机中部槽上部位置增加可伸缩挡矸帘，以便采煤机过后及时伸出，以有效挡住滚落的煤块。
2）推移输送机的力。为保证伪斜工作面推移输送机时输送机有一定的向上漂移，则必须满足下列条件:
ΣF= F1+ F辅- F滑＞0 ⑥
式中：ΣF为输送机在真工作面方向上受的合力，kN；F1为伪斜开采时推溜力在真工作面方向上的分力，kN；F辅为辅助防滑力，kN；F滑为输送机自由状态下滑力，kN。
①输送机在伪斜开采时，下滑倾向与在真工作面相同。在不考虑支架的约束时，输送机自由状态下的下滑力为:
F滑=(G1+ G2)(sinα-µcosα) ⑦
式中：G1为输送机重力，kN；G2为采煤机重力，kN；μ为输送机与底板的摩擦系数。一般状态下，μ值为0.32～0.36。当工作面有淋水或潮湿时，μ仅为0.22～0.26，这时下滑稳定性明显下降，倾角越大影响就越大。因此，保持工作面底板较好的状况，则有利于防止输送机下滑。
②伪斜工作面推溜力，在真工作面方向上的分力与输送机自由状态下滑方向相反，此时有:
F1=Fcosγ=FS/(L2+S2)1/2 ⑧
式中：F为推溜力,kN;γ为伪斜工作面与回风巷的夹角,°。γ越大则F1越小，也就是当真工作面长度一定时，工作面超前量越大，推溜力在真工作面方向上的分力就越大，与工作面倾角α却无关。
③调整输送机下滑时，其辅助防滑力的大小应符合F辅＞F滑- F1。这可采用在支架底座上每隔6～8架连一组防滑，同时操纵，将下滑的输送机向上推，也可用单体液压支柱辅助防滑。当推溜、移架完成后，应立即调整端头支架，然后再调整输送机和工作面支架的相对位置，使工作面保持在γ角伪斜状态，将下滑的输送机调整到位，调整支架使之与输送机垂直。这样才能保障工作期间的安全、稳定。
5 结论
①伪斜布置的大倾角工作面，开采时需根据真工作面的长度和倾角确定超前量。超前量对减小输送机下滑有利；但太大时会造成伪斜工作面沿推溜方向上仰角增大，工作面上端滚落的块煤易滚入支架人行道。因此，超前量不宜过大。同时，液压支架要配备挡矸帘和挡矸板。②工作期间推溜力不能完全克服输送机的下滑力，防止输送机下滑必须使用和支架配合的防滑装置，但可估算出最低防滑力，以确定防滑装置。同时，应尽可能的减少工作面底板的湿滑，以保持输送机的下滑摩擦阻力。③工作期间，由于推溜方向和工作面推进方向有夹角，推溜移架后要及时调整工作面端头支架、输送机、支架的相对位置，这对大倾角工作面尤为重要。
参考文献：
[1]伍永平.大倾角煤层开采“顶板、支护、底板”系统稳定性机动力学模型[J].煤炭学报,2004,29(5):527-531.
[2]林忠明,等.大倾角纵放开采液压支架稳定性分析与控制技术[J].煤炭学报，2004,29(3):264-268.