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综采工作面液压支架倒架的原因及对策

综采工作面液压支架倒架的原因及对策 1.倒架的原因分析 1.1 工作面倾角1.2 支架超高1.3 支架侧护板安装方向1.4 操作方法不当 1.5 工作面伪斜管理失控 1.6 输送机直线


采煤工作面是直接开采地下煤层的场所。液压支架沿整个工作面装设,排列成一条可以垂直于L方向推进的“钢铁长廊”。在“钢铁长廊”下铺设有刮板输送机,采煤机在输送机上沿L方向往复运动,装有截齿的滚筒同时作旋转运动,将煤壁上的煤连续地切割下来,然后经刮板输送机、转载机和带式输送机运出工作面。
        液压支架是煤矿综采工作面的重要设备,且数量最多,它能否正常工作,对整个工作面的安全生产和高产高效至关重要。在工作面生产过程中,液压支架容易出现自动降架、死架、倒架等故障现象。除支架倒架外,其余故障是局部性的,处理起来也比较容易,对生产影响较小。但倒架事故一旦发生,往往就不是几架,而是十几架,甚至几十架,处理起来难度大,时间长,严重制约安全生产。如何使用并管好综采工作面的液压支架,使之不发生倒架事故,就显得非常重要。因此,有必要对综采工作面液压支架倒架事故的原因进行分析,并提出相应的对策。
      
        1.倒架的原因分析
        对综采工作面液压支架的倒架原因分析,概括起来有以下几方面:
        1.1 工作面倾角
        对于近水平综采工作面,工作面倾角对支架倒架的影响很小,只有当倾角大于15°以上时才予以考虑。工作面倾角对倒架的影响主要表现在两个方面,一是存在下滑分力,二是支架重心偏离支架底座中心使支架稳定性降低。以ZY6800-17/36型支架为例,其底座宽度为1430~1600 mm,如果正常采高为2.6m左右,支架顶梁重心高度为2.5m左右,当煤层倾角为15°时,支架顶梁重心偏移支架底座中心700mm左右。但考虑到支架顶梁与底座有连杆相连,加之整个支架重心要低得多,即使在工作面倾角等于15°时,支架的稳定性仍然没有问题。因此,对于倾角小于10°的工作面,工作面倾角对支架倒架的影响很小,故不用考虑。
        1.2 支架超高
        当实际采高大于支架的最大设计高度时,即为支架超高。很多人认为,支架一旦超高,支架不接顶,支架处于空载状态,容易倒架。这种观点,看似有理,实则不然。这是因为:其一,工作面支架超高一般是局部性的,临近不超高的支架对超高支架起到了限制和稳定作用,在工作面倾角小于15°时,没有人为外力迫使其倒架,其支架自身的稳定性足以克服倒架的发生;其二,支架超高后,顶板压力作用到煤壁,煤壁容易发生片帮,片帮后使空顶面积增大,顶板在压力作用下破碎下沉,容易发生掉顶,此时支架也因顶板下沉而承载。因此,在煤层倾角小于l5°时超高是片帮掉顶的重要原因,而不是支架倒架的主要因素。
        1.3 支架侧护板安装方向
        支架侧护板具有防漏矸及调架作用,出厂时活动侧护板一般安装在支架右侧。有人认为,如果是回采右工作面,活动侧护板刚好在支架下方,拉移支架后可利用本身的活动侧护板进行调架,使支架不容易倒架。如果是回采左工作面,活动侧护板刚好在支架上方,拉移支架后不但不能利用本身的活动侧护板进行调架,而且还容易使支架倒架。其实,这种说法是不正确的。首先,回采左工作面,虽然不能利用本身的活动侧护板进行调架,但可以收本架活动侧护板,用下临架的活动侧护板伸出进行调架。其次,回采实践证明,回采左工作面并没有经常发生倒架现象,回采右工作面也没有避免倒架的发生。第三,利用活动侧护板进行调架,其作用是有限的,因为支架的活动侧护板的有效行程一般为l50~200mm,大多为170mm,支架正常时的架间间隙为50~90mm,所以只有在支架轻微倒斜的情况下对支架进行微调。第四,即使回采倾斜角度大于15°的工作面,只要机头第一架站直不倒,工作面输送机平直,活动侧护板就不会使中间支架发生倒架。因此,活动侧护板的安装方向根本不是支架倒架的原因。
 1.4 操作方法不当
        支架的正确操作是综采工作面质量标准化的重要保证,但操作不当是否会引起工作面支架的倒架呢? 显然不能一概而论。当工作面倾角小于15°时,支架自身稳定性好,操作不当可能会引起个别支架倒架是局部性的,并且很快会得到纠正。当工作面倾角大于15°时,支架自身稳定性大大降低,操作不当就可能会引起严重的倒架事故。特别是第一组支架要采取防倒措施,否则第一架一倒,再加上操作不当,后面的支架跟着倒,发生连锁反应,就可能演变为严重的倒架事故了。
        1.5 工作面伪斜管理失控
        综采工作面伪斜管理是综采技术管理的关键,工作面伪斜调整不当,一旦失控,不但会使工作面输送机上窜下滑,上下出口不畅,难以管理,而且会使工作面支架发生大范围的倒架事故,顶板管理失控,片帮、掉顶频繁,严重影响工作面的安全生产。现场经验丰富的人都有这样的体会,而现场经验不足的人,认为伪斜管理与工作面支架倒架没有什么直接的联系,伪斜管理失控不是工作面支架倒架的主要原因。下面我们从工作面设备的结构、工作面推进过程中支架与输送机相互作用原理人手,深人分析工作面角度伪斜对支架的影响,从而得出正确的结论。
        (1) 工作面设备的连接结构。我们都知道,支架的推移千斤顶绞接于支架的底座上,推移千斤顶又与推移导杆相绞接,推移导杆通过万向接头与工作面输送机相绞接。推移导杆沿工作面倾斜方向有300~600mm的摆动间隙,支架架间正常时的最大间隙为120mm,工作面输送机中部槽之间,设计时考虑到推移时的弯曲度,其最大间隙可在0~30mm内变化。随着工作面的向前推进,工作面伪斜的变化,必然导致工作面输送机中部槽及支架架间间隙的变化。如果工作面伪斜适当,输送机平直,推移导杆走正,支架架间间隙正常,就不会发生倒架现象。
        (2) 当工作面伪斜角度过大时,工作面输送机从机头开始上窜,上窜时输送机溜槽处于受压状态,间隙变小,一般为10mm以下,挤得紧时为0~5mm。输送机上窜后带动推移导杆向机尾方向偏斜,拉架时偏斜后的导杆牵着支架也往机尾方向偏移,支架偏移后再次推溜时,又加速输送机上窜。可见,输送机上窜过程中与支架的相互作用是一个正反馈过程。由于输送机宽度小,重量轻,而支架长,吨位大。所以输送机上窜速度快,而支架要改变其原来的方向比较慢,比上窜速度小得多当输送机上窜超过600~800mm,机头段的推移导杆严重扭斜后,就撇着支架底座,由于支架在上窜过程中架间间隙早已消失,活动侧护板全部收完,这时再拉移支架,顶梁已不能往机尾方向偏移,而支架底座在导杆的强迫作用下往机尾偏移,顶梁不走底座走,于是支架不得不倒了。输送机上窜的越多,支架倒的就越多,大范围倒架事故就这样发生了。
        (3) 同理,当工作面伪斜角度过小时,工作面输送机从机尾开始下滑,下滑超过600~800mm,机尾段的支架就要倒架。
        1.6 输送机直线
        保持输送机直线是保证煤壁直线、支架直线的关键。在井下回采过程中,因种种原因,输送机直线最容易出现问题,而且往往是中间落后。如果输送机中间严重落后,就相当于同时甩机头和机尾,会使输送机从两头往中间挤压收缩,从而导致机头和机尾两头都短,机头机尾段的支架都倒架。
        出现这种情况后,如果看不准,方法不当,局部性的多过某一段,或者这个班过机头,那个班过机尾,没有正确的统一指挥,倒架事故不但得不到尽快地处理,使情况好转,而且还会使倒架范围扩大,甚至导致整个工作面支架都倒架。
      
        2.防治对策
        从以上分析可知,对于近水平的综采工作面,工作面伪斜、输送机直线是影响支架倒架的主要因素,因此保持好输送机直线,调整好工作面的伪斜角度,是防止输送机上窜下滑和支架倒架的最根本途径。
        对于煤层倾角大于l5°的综采工作面,工作面伪斜、输送机直线是影响支架倒架的主要因素,超高和操作是影响支架倒架的次要因素,除保持好输送机直线,调好工作面伪斜外,还要采取以下措施:
        (1) 对机头第一架采取防倒措施,使之站正不倒,给工作面中间支架提供稳定的支点。
        (2) 拉移支架从机头第一架开始往机尾方向顺序移架,在移架过程中要注意调架。
        (3) 搞好工作面工程质量,顶底板割直割平,防止出现错台阶和超高,保持支架有效承载。
        (4) 加强支架的检修,杜绝漏窜,防止支架自动下降,移架后要升紧,保证支架达到初撑力。
          我矿应该严格加强液压支架的管理,规范操作,防止液压支架发生倒架现象,保证矿井的安全生产。
发布时间:2016-10-31 17:53 浏览:
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