大傾角急俯斜綜合開采技術(shù)與一般采煤技術(shù)相比，存在以下問題：俯采推進中會導致機組掉道頻繁發(fā)生，極易損壞機組限位部件；大俯角的存在導致采煤機重心下移，機組滾筒鉆入煤壁，液壓支架前端頂板的空頂距離增大，易發(fā)生漏頂事故；移
刮板輸送機時，煤壁側(cè)低、外側(cè)高，外側(cè)受水平推力作用，容易導致刮板輸送機槽向煤壁側(cè)翹起，推翻局部刮板輸送機槽，致使機電事故頻繁發(fā)生，影響開采進度；液壓支架極易前傾和歪斜，影響支護狀態(tài)；俯采落煤大部分裝不進刮板輸送機，在采面機道堆積；工作面推進時，坡底區(qū)域地形變低，采空區(qū)積水會涌進工作面及兩巷，給開采造成困難；若機組司機掌握不好割底刀臥底操作，則容易造成坡度起伏幅度增大，沿著坡度難以割平底板，工作面不能隨坡度同步、均勻推進；若工作面出口煤泥淤水量大，就很可能造成出口低洼處被封堵，影響行人和通風安全，甚至淹沒刮板輸送機機尾電機，引發(fā)其他事故。針對以上問題，以章村礦1809工作面為研究對象，通過一系列針對性技術(shù)裝備改造和開采工藝優(yōu)化等手段，實現(xiàn)了大傾角急俯斜綜合機械化順利開采。
1、工作面概況
章村礦1809工作面位于18采區(qū)膠帶坡西南側(cè)，地層整體為一向斜構(gòu)造，向斜軸位于工作面中部，走向近似南北。1809工作面地質(zhì)條件特殊、構(gòu)造復雜，工作面范圍內(nèi)共有大小斷層15個，最大落差達26 m，運輸巷最大俯采角度達35。，膠帶運輸巷最大俯采角度達420，為急俯斜開采。特殊的地質(zhì)條件給采面的“三機”（采煤機、輸送機、液壓支架）配套及巷道設(shè)備的安裝、布置、使用帶來了很大的困難。
2、“三機”設(shè)備改造措施
實現(xiàn)大傾角急俯斜綜合機械化開采，首先要解決“三機”配套設(shè)備和相關(guān)輔助設(shè)施在工作面的滑移問題，加強現(xiàn)有綜采設(shè)備的適用性和防倒滑能力；同時，還要解決工作面內(nèi)煤炭的裝運和由于頂板支護狀態(tài)改變帶來的頂板管理和維護等一系列問題。因此，需要整體考慮，系統(tǒng)地對配套設(shè)備進行改造。
2.1采煤機改造
由于急俯斜工作面地質(zhì)條件特殊，造成采煤機機體歪斜，橫向穩(wěn)定性差。采煤機在俯斜工作面工作時，機身和滾筒重力對位于運輸機靠采空區(qū)側(cè)的導向裝置0點產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩，而滾筒在截割中的軸向阻力和滑靴反力對0點產(chǎn)生一個反轉(zhuǎn)矩；同時，機身和滾筒重力沿煤層層面的合力有使采煤機滑向煤壁的趨勢，這個力與導向裝置、煤壁和輸送機各部件的摩擦阻力相平衡。
根據(jù)采煤機受力狀態(tài)可知，傳統(tǒng)的采煤機無法適應(yīng)急俯斜工作面的開采條件，必須對采煤機進行關(guān)鍵部件改進，以滿足工作需求。①對機組的牽引部分進行改造。將牽引的電氣系統(tǒng)由原來的滑差牽引改為交流變頻電牽引，使系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯增強，開機率有了較大的提高；換用功率較大的牽引電機，增加了機組的牽引力。②對機組導向滑靴進行改造。經(jīng)力學性能分析，在大角度俯采過程中，機組導向滑靴受力明顯增大，需提高導向滑靴強度，對導向滑靴煤幫側(cè)附加肋板，底部和采空區(qū)側(cè)進行加厚，兩端附加螺紋鋼，從而提高導向滑靴的整體強度和耐磨性。③對機組的平滑靴進行了加厚，降低了平滑靴的受力程度。④將支撐板的材質(zhì)改為高強度耐磨板。這不僅增加了采煤機的穩(wěn)定性，也降低了其他部件的損壞程度。⑤將滾筒割煤與裝煤方式由外旋式改為內(nèi)旋式，避免了滾筒窩煤、不裝煤，減少了截割阻力，對截割電機起到了有效的保護作用。
2.2輸送機改進
在大傾角俯采過程中，刮板輸送機受力狀態(tài)差，不穩(wěn)定，尤其在大傾角急俯采（或仰采）時，煤幫溜槽滑道受力較大，易磨損，嚴重時可將滑道磨透。外，由于大傾角俯采時裝煤效果特別差，對溜槽強度要求比正常使用時高。針對以上特點，更換了刮板輸送機機槽材質(zhì)，以增加其強度；采用堆焊的方式在刮板輸送機機槽滑道表面附著一層耐磨材料，增強其耐磨性，降低滑道磨損；增大推移耳厚度，防止推移耳變形扭曲；軌座銷軸固定方式也由原來的彈性圓柱銷固定改為擋銷固定，方便受損時拆卸更換。
2.3液壓支架改進
1809工作面回采期間俯角分布特征如圖2所示。針對工作面俯角分布范圍，在保證位置相同、傾角一致以及煤層厚度、開采技術(shù)等條件相同或相近的情況下，對不同俯角時的支架工作阻力進行分析，結(jié)果如圖3所示。
由工作面俯角與支護阻力的關(guān)系可知，在其他條件相同的情況下，工作面俯角對支護阻力有顯著影響，與支架阻力成反比，即工作面俯角增大時支架工作阻力明顯降低。尤其當俯角達到臨界值時，俯角成為影響頂板活動規(guī)律的主要因素，大于這一角度的回采區(qū)域支架工作阻力大幅降低。大傾角俯采推進時，與俯角較小或者水平推進相比，在上覆巖層中更容易形成砌體梁結(jié)構(gòu)，直接頂承載了上覆巖層的一部分重力，緩解了支架的壓力，支架支護阻力變小；同時，隨著俯角的增大，支架所受的垂直應(yīng)力減小，水平應(yīng)力增加。因此，支架的防倒、防滑管理問題將更加突出。
為了使支架適應(yīng)大傾角急俯斜開采的特點，綜合分析支架在該工作面的基本受力狀況關(guān)鍵節(jié)點，對支架進行了一些改造。①增大底調(diào)千斤頂活塞直徑，增加千斤頂?shù)捻斖屏Γ虎陧斄骸⒀谧o梁、后連桿的活動側(cè)護板設(shè)計為分別由3片操縱閥控制，在調(diào)架過程中，既可實現(xiàn)側(cè)護板的整體動作，又可實現(xiàn)單獨操作；③在架間支架頂梁橫連千斤頂，開切眼傾角較大處每架安裝l套斜拉防倒千斤頂，其他每5架安裝1套（圖4），防止倒架發(fā)生。
在支架的防滑措施中，重點關(guān)注機頭機尾處的防滑工作。利用頂錨系統(tǒng)進行防滑處理。此外，中間支架底側(cè)推千斤頂，防止工作面中間架下滑。
3、其他技術(shù)改造
在1809工作面開采之前，章村礦積極和有關(guān)單位合作，根據(jù)1809工作面地質(zhì)條件，對急俯斜煤層開采礦壓特征和分布規(guī)律進行分析，并采用UDEC建模技術(shù)對采場圍巖進行數(shù)值模擬，得到較為可靠的綜采工作面巖層移動及應(yīng)力分布規(guī)律，為綜采工作面的重點管理提供了理論指導。
積極利用新工藝，確保大傾角急俯斜綜合機械化開采的順利實踐。①由于工作面傾角、俯角較大，輸送機裝煤效果差，造成工作面輸送機推移不到位。針對該情況，對割煤速度進行了有效控制。②為提高裝煤效果，采用“上行割煤，下行空刀裝煤”的回采新工藝。③為盡量減小工作面的俯采角度，將工作面調(diào)成偽斜，并在俯采中實行擦頂帶壓移架。④在俯采角度較大地段，為保證刮板輸送機和支架能在合理的俯斜傾角內(nèi)運行，采用階梯形開采方案，降低采高到合理范圍，根據(jù)每班俯采角度的大小修改刮板輸送機及支架人行道下方的人工臥底量，依靠人工臥底的方法，使刮板輸送機和支架始終在各自合理的俯斜角度下運行，階梯形推進確保了俯采角度能跟上煤層傾角。
4、應(yīng)用效果分析
通過改造機械設(shè)備、改進回采工藝，在3918采區(qū)1809工作面9‘煤開采中，章村礦真正實現(xiàn)了大傾角急俯斜綜合機械化開采，且效果顯著：實現(xiàn)了月產(chǎn)5萬t，多回收特殊塊段煤炭資源2. 87萬t，減少常規(guī)情況下的工作面搬家1次，減少重新布置工作面切巷l條，延長工作面服務(wù)期限3個月，增加經(jīng)濟效益667.91萬元。
5、結(jié)語
綜合機械化開采是一項系統(tǒng)工程，要重點搞好輔助系統(tǒng)，特別是排水和運輸工作，為回采工作提供良好的安全生產(chǎn)條件。大傾角急俯斜開采面臨采煤機掉道、設(shè)備下滑傾翻、頂?shù)装蹇刂凭S護困難等諸多問題，對“三機”配套技術(shù)重新審視，因地制宜地進行改進、開發(fā)是非常必要的。
相關(guān)輸送機產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機
2、
刮板輸送機
