綜采工作面液壓支架倒架的原因及對策 1．倒架的原因分析 1.1 工作面傾角1.2 支架超高1.3 支架側(cè)護(hù)板安裝方向1.4 操作方法不當(dāng) 1.5 工作面?zhèn)涡惫芾硎Э?1.6 輸送機(jī)直線
采煤工作面是直接開采地下煤層的場所。液壓支架沿整個(gè)工作面裝設(shè)，排列成一條可以垂直于L方向推進(jìn)的“鋼鐵長廊”。在“鋼鐵長廊”下鋪設(shè)有刮板輸送機(jī)，采煤機(jī)在輸送機(jī)上沿L方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，裝有截齒的滾筒同時(shí)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將煤壁上的煤連續(xù)地切割下來，然后經(jīng)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)運(yùn)出工作面。
液壓支架是煤礦綜采工作面的重要設(shè)備，且數(shù)量最多，它能否正常工作，對整個(gè)工作面的安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效至關(guān)重要。在工作面生產(chǎn)過程中，液壓支架容易出現(xiàn)自動(dòng)降架、死架、倒架等故障現(xiàn)象。除支架倒架外，其余故障是局部性的，處理起來也比較容易，對生產(chǎn)影響較小。但倒架事故一旦發(fā)生，往往就不是幾架，而是十幾架，甚至幾十架，處理起來難度大，時(shí)間長，嚴(yán)重制約安全生產(chǎn)。如何使用并管好綜采工作面的液壓支架，使之不發(fā)生倒架事故，就顯得非常重要。因此，有必要對綜采工作面液壓支架倒架事故的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對策。
1．倒架的原因分析
對綜采工作面液壓支架的倒架原因分析，概括起來有以下幾方面：
1.1 工作面傾角
對于近水平綜采工作面，工作面傾角對支架倒架的影響很小，只有當(dāng)傾角大于15°以上時(shí)才予以考慮。工作面傾角對倒架的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是存在下滑分力，二是支架重心偏離支架底座中心使支架穩(wěn)定性降低。以ZY6800-17／36型支架為例，其底座寬度為1430～1600 mm，如果正常采高為2．6m左右，支架頂梁重心高度為2．5m左右，當(dāng)煤層傾角為15°時(shí)，支架頂梁重心偏移支架底座中心700mm左右。但考慮到支架頂梁與底座有連桿相連，加之整個(gè)支架重心要低得多，即使在工作面傾角等于15°時(shí)，支架的穩(wěn)定性仍然沒有問題。因此，對于傾角小于10°的工作面，工作面傾角對支架倒架的影響很小，故不用考慮。
1.2 支架超高
當(dāng)實(shí)際采高大于支架的最大設(shè)計(jì)高度時(shí)，即為支架超高。很多人認(rèn)為，支架一旦超高，支架不接頂，支架處于空載狀態(tài)，容易倒架。這種觀點(diǎn)，看似有理，實(shí)則不然。這是因?yàn)椋浩湟唬ぷ髅嬷Ъ艹咭话闶蔷植啃缘?，臨近不超高的支架對超高支架起到了限制和穩(wěn)定作用，在工作面傾角小于15°時(shí)，沒有人為外力迫使其倒架，其支架自身的穩(wěn)定性足以克服倒架的發(fā)生；其二，支架超高后，頂板壓力作用到煤壁，煤壁容易發(fā)生片幫，片幫后使空頂面積增大，頂板在壓力作用下破碎下沉，容易發(fā)生掉頂，此時(shí)支架也因頂板下沉而承載。因此，在煤層傾角小于l5°時(shí)超高是片幫掉頂?shù)闹匾?，而不是支架倒架的主要因素?br /> 1.3 支架側(cè)護(hù)板安裝方向
支架側(cè)護(hù)板具有防漏矸及調(diào)架作用，出廠時(shí)活動(dòng)側(cè)護(hù)板一般安裝在支架右側(cè)。有人認(rèn)為，如果是回采右工作面，活動(dòng)側(cè)護(hù)板剛好在支架下方，拉移支架后可利用本身的活動(dòng)側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，使支架不容易倒架。如果是回采左工作面，活動(dòng)側(cè)護(hù)板剛好在支架上方，拉移支架后不但不能利用本身的活動(dòng)側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，而且還容易使支架倒架。其實(shí)，這種說法是不正確的。首先，回采左工作面，雖然不能利用本身的活動(dòng)側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，但可以收本架活動(dòng)側(cè)護(hù)板，用下臨架的活動(dòng)側(cè)護(hù)板伸出進(jìn)行調(diào)架。其次，回采實(shí)踐證明，回采左工作面并沒有經(jīng)常發(fā)生倒架現(xiàn)象，回采右工作面也沒有避免倒架的發(fā)生。第三，利用活動(dòng)側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，其作用是有限的，因?yàn)橹Ъ艿幕顒?dòng)側(cè)護(hù)板的有效行程一般為l50～200mm，大多為170mm，支架正常時(shí)的架間間隙為50～90mm，所以只有在支架輕微倒斜的情況下對支架進(jìn)行微調(diào)。第四，即使回采傾斜角度大于15°的工作面，只要機(jī)頭第一架站直不倒，工作面輸送機(jī)平直，活動(dòng)側(cè)護(hù)板就不會(huì)使中間支架發(fā)生倒架。因此，活動(dòng)側(cè)護(hù)板的安裝方向根本不是支架倒架的原因。
1.4 操作方法不當(dāng)
支架的正確操作是綜采工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的重要保證，但操作不當(dāng)是否會(huì)引起工作面支架的倒架呢? 顯然不能一概而論。當(dāng)工作面傾角小于15°時(shí)，支架自身穩(wěn)定性好，操作不當(dāng)可能會(huì)引起個(gè)別支架倒架是局部性的，并且很快會(huì)得到糾正。當(dāng)工作面傾角大于15°時(shí)，支架自身穩(wěn)定性大大降低，操作不當(dāng)就可能會(huì)引起嚴(yán)重的倒架事故。特別是第一組支架要采取防倒措施，否則第一架一倒，再加上操作不當(dāng)，后面的支架跟著倒，發(fā)生連鎖反應(yīng)，就可能演變?yōu)閲?yán)重的倒架事故了。
1.5 工作面?zhèn)涡惫芾硎Э?br /> 綜采工作面?zhèn)涡惫芾硎蔷C采技術(shù)管理的關(guān)鍵，工作面?zhèn)涡闭{(diào)整不當(dāng)，一旦失控，不但會(huì)使工作面輸送機(jī)上竄下滑，上下出口不暢，難以管理，而且會(huì)使工作面支架發(fā)生大范圍的倒架事故，頂板管理失控，片幫、掉頂頻繁，嚴(yán)重影響工作面的安全生產(chǎn)?，F(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)豐富的人都有這樣的體會(huì)，而現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)不足的人，認(rèn)為偽斜管理與工作面支架倒架沒有什么直接的聯(lián)系，偽斜管理失控不是工作面支架倒架的主要原因。下面我們從工作面設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作面推進(jìn)過程中支架與輸送機(jī)相互作用原理人手，深人分析工作面角度偽斜對支架的影響，從而得出正確的結(jié)論。
(1) 工作面設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)。我們都知道，支架的推移千斤頂絞接于支架的底座上，推移千斤頂又與推移導(dǎo)桿相絞接，推移導(dǎo)桿通過萬向接頭與工作面輸送機(jī)相絞接。推移導(dǎo)桿沿工作面傾斜方向有300～600mm的擺動(dòng)間隙，支架架間正常時(shí)的最大間隙為120mm，工作面輸送機(jī)中部槽之間，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到推移時(shí)的彎曲度，其最大間隙可在0～30mm內(nèi)變化。隨著工作面的向前推進(jìn)，工作面?zhèn)涡钡淖兓?，必然?dǎo)致工作面輸送機(jī)中部槽及支架架間間隙的變化。如果工作面?zhèn)涡边m當(dāng)，輸送機(jī)平直，推移導(dǎo)桿走正，支架架間間隙正常，就不會(huì)發(fā)生倒架現(xiàn)象。
(2) 當(dāng)工作面?zhèn)涡苯嵌冗^大時(shí)，工作面輸送機(jī)從機(jī)頭開始上竄，上竄時(shí)輸送機(jī)溜槽處于受壓狀態(tài)，間隙變小，一般為10mm以下，擠得緊時(shí)為0～5mm。輸送機(jī)上竄后帶動(dòng)推移導(dǎo)桿向機(jī)尾方向偏斜，拉架時(shí)偏斜后的導(dǎo)桿牽著支架也往機(jī)尾方向偏移，支架偏移后再次推溜時(shí)，又加速輸送機(jī)上竄?？梢姡斔蜋C(jī)上竄過程中與支架的相互作用是一個(gè)正反饋過程。由于輸送機(jī)寬度小，重量輕，而支架長，噸位大。所以輸送機(jī)上竄速度快，而支架要改變其原來的方向比較慢，比上竄速度小得多當(dāng)輸送機(jī)上竄超過600～800mm，機(jī)頭段的推移導(dǎo)桿嚴(yán)重扭斜后，就撇著支架底座，由于支架在上竄過程中架間間隙早已消失，活動(dòng)側(cè)護(hù)板全部收完，這時(shí)再拉移支架，頂梁已不能往機(jī)尾方向偏移，而支架底座在導(dǎo)桿的強(qiáng)迫作用下往機(jī)尾偏移，頂梁不走底座走，于是支架不得不倒了。輸送機(jī)上竄的越多，支架倒的就越多，大范圍倒架事故就這樣發(fā)生了。
(3) 同理，當(dāng)工作面?zhèn)涡苯嵌冗^小時(shí)，工作面輸送機(jī)從機(jī)尾開始下滑，下滑超過600～800mm，機(jī)尾段的支架就要倒架。
1.6 輸送機(jī)直線
保持輸送機(jī)直線是保證煤壁直線、支架直線的關(guān)鍵。在井下回采過程中，因種種原因，輸送機(jī)直線最容易出現(xiàn)問題，而且往往是中間落后。如果輸送機(jī)中間嚴(yán)重落后，就相當(dāng)于同時(shí)甩機(jī)頭和機(jī)尾，會(huì)使輸送機(jī)從兩頭往中間擠壓收縮，從而導(dǎo)致機(jī)頭和機(jī)尾兩頭都短，機(jī)頭機(jī)尾段的支架都倒架。
出現(xiàn)這種情況后，如果看不準(zhǔn)，方法不當(dāng)，局部性的多過某一段，或者這個(gè)班過機(jī)頭，那個(gè)班過機(jī)尾，沒有正確的統(tǒng)一指揮，倒架事故不但得不到盡快地處理，使情況好轉(zhuǎn)，而且還會(huì)使倒架范圍擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致整個(gè)工作面支架都倒架。
2．防治對策
從以上分析可知，對于近水平的綜采工作面，工作面?zhèn)涡薄⑤斔蜋C(jī)直線是影響支架倒架的主要因素，因此保持好輸送機(jī)直線，調(diào)整好工作面的偽斜角度，是防止輸送機(jī)上竄下滑和支架倒架的最根本途徑。
對于煤層傾角大于l5°的綜采工作面，工作面?zhèn)涡薄⑤斔蜋C(jī)直線是影響支架倒架的主要因素，超高和操作是影響支架倒架的次要因素，除保持好輸送機(jī)直線，調(diào)好工作面?zhèn)涡蓖?，還要采取以下措施：
(1) 對機(jī)頭第一架采取防倒措施，使之站正不倒，給工作面中間支架提供穩(wěn)定的支點(diǎn)。
(2) 拉移支架從機(jī)頭第一架開始往機(jī)尾方向順序移架，在移架過程中要注意調(diào)架。
(3) 搞好工作面工程質(zhì)量，頂?shù)装甯钪备钇?，防止出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)階和超高，保持支架有效承載。
(4) 加強(qiáng)支架的檢修，杜絕漏竄，防止支架自動(dòng)下降，移架后要升緊，保證支架達(dá)到初撐力。
我礦應(yīng)該嚴(yán)格加強(qiáng)液壓支架的管理，規(guī)范操作，防止液壓支架發(fā)生倒架現(xiàn)象，保證礦井的安全生產(chǎn)。