综采工作面调斜技术研究

综采工作面伪斜回采管理是综采技术管理的关键，伪斜调整不当，不仅会使运输机上窜下滑，造成上下出口难以管理，而且容易导致支架歪架、倒架，使顶板失控，直接影响着煤矿的安全生产。我们通过观察和分析研究，于1983年总结出了综采工作面伪斜超前距离经验公式，但随着地质条件和生产条件的变化，经验公式已越来越不适应技术管理的需要。为此，我们在丁－31030综采工作面进行伪斜调整实验，同时对已回收的丁－21120和戊－21172综采工作面实际伪斜进行统计分析，以寻求伪斜超前距离随煤层倾角的变化规律。

1  实验工作面概况

丁－31030综采工作面位于三水平定一采区上山东翼，工作面走向长1158m，倾斜长146m，煤层平均厚度2.02m，倾角14.75～21.72°，平均18.23°，工作面平均采深618m，可采储量35.6万t。

工作面直接顶为6.62～8.22m砂质泥岩，老顶为4.1～11.2m中细粒砂岩。直接底为1.4～2.5m泥岩，老底为7.8～11.6m砂质泥岩。顶底板岩层稳定，对工作面正常推进无较大影响。

工作面安装98组QY200-14/31型液压支架，一部SGZ-7/400型运输机和一部SZD-630/75型转载机，工作面落煤采用MG200-W型采煤机。工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落发管理顶板。作业方式为“三采一准”，四六制作业，支架工追机移架，专职人员推移运输机。

丁－21120综采工作面走向长1503m，倾斜长138m，煤层倾角8～8.67°。戊－21172综采工作面走向长2004m，倾斜长162m，煤层倾角0～5°。这两个工作面的地质条件和使用设备与丁－31070工作面基本相同。

2  伪斜调整试验

2.1  经验调斜公式的确立

丁－31030试验工作面是我矿回采的第一个煤层倾角变化较大的工作面，初采时倾角为21.72°，后逐渐变缓。试验结束时，煤层倾角为14.75°。根据经验公式，伪斜与真倾角方向的夹角等于或接近于真倾角的1/3。伪斜超前距离经验公式为：

S=L×tgα/3

式中 ―――伪斜超前距离，m；

 ―――工作面倾斜长度，m；

 α―――煤层倾角，度。

按照经验公式，煤层倾角为21.72°，采长为146m时，伪斜超前距离应为18.55m，但在回采时，运输机下滑严重，后逐渐加大伪斜距离，运输机下滑速度变缓。当伪斜加大为27m时，运输机停止下滑，随后我们有意识地增加伪斜距离，当超前距离为28m时，运输机开始上窜，伪斜为34m时，运输机上窜2m，顶着上顺槽上帮。伪斜降至27m后，工作面正常推进。

在煤层倾角变小后，伪斜距离保持不变，运输机开始上窜，伪斜调小到一定值后，工作面推进正常。这说明，在采长不变的情况下，伪斜超前距离与煤层倾角变化有关，假设煤层倾角一定，只要求出煤层倾角系数，即可得到合理的伪斜经验公式。

我们假定煤层倾角系数为μ，则伪斜超前距离公式为

S=L×tgμα…………………………………………①

那么μ＝（1/α）×arctgS/L………………………②

在试验过程中，我们根据煤层倾角变化，共获得127组试验数据，把伪斜距离分别代入公式②，求出不同煤层倾角下伪斜和倾角系数，见表1。

表1  工作面伪斜观测数据汇总表

工作面

μ＝a+bα…………………………③

式中 a、b――为待定系数。

通过对试验数据的回归计算，得出a＝0.11，b＝0.016，将a、b值代入方程③，则：

μ＝0.11+0.016α……………………④

相关系数γ＝0.96，说明μ与α的线性关系比较密切。

将④式代入方程①，得到工作面伪斜超前距离经验公式为：

S=L×tg(0.11α+0.016α2) …………………………⑤

2.2  伪斜距离变化规律

伪斜公式⑤是根据三个综采工作面现场实际数据统计分析得来的，对同一个工作面而言，采长一般变化很小，但煤层倾角会在一定范围内变化。在实际工作中，一般要求伪斜距离在允许范围内波动。从④式和⑤式可以看出，煤层倾角系数是随着煤层倾角的增大而增大的，而伪斜距离又是随着煤层倾角的增大而加长的。因此，只要找出倾角系数随煤层倾角的变化规律，就可以确定出伪斜距离波动范围。因此，我们对倾角系数进行分组统计。统计记过见表2。

从表2可以看出，随着煤层倾角变化，倾角系数也随着增加，但对于一定的煤层倾角变化范围，倾角系数在一固定值附近变化，其取值大小可参考倾角系数平均值。经过分析研究，我们认为工作面伪斜距离随着煤层倾角变化区间可表达如下：

α为0~5°时            S=(0~0.2)L

α为5~15°时           S=(0.02~0.08)L

α为15~20°时          S=(0.08~0.18)L

表2  工作面伪斜倾角系数频率分布表

工作面

伪斜距离的合理调整与正确应用，不仅与顶底板岩性有关，而且与支架性能、回采工序和职工操作水平也有直接关系。因此，在伪斜回采时，应注意以下几个方面：

⑴严格按伪斜管理，不能甩了机头甩机尾，这样才能避免支架歪架、咬架甚至倒架而造成顶板状况恶化。

⑵严格控制采高，防止支架登空，保证支架接顶严密并有足够的初撑力。

⑶加强工程质量管理，保持运输机平直，支架按步距离拉移，保持支架成一条直线。

⑷煤层倾角较大时，应尽可能坚持推移运输机、拉架由下向上进行。坚持顺序移架，移后要立即升紧升牢。

⑸发现支架歪斜，要及时调整。若大范围歪架，应从一端逐架调整。调整后应按伪斜控制，严格正规循环作业。

⑹加强支架检修。支架导杆损坏要及时更换，支架与运输机连接要安全可靠，严禁用链条软连，以便能更好的控制运输机移动。

4  结论

调斜经验公式＝L×tg（0.11α＋0.016α2）是在现场实践的基础上分析总结出来的，对煤矿安全生产起到了很好的指导作用，但伪斜管理与工作面工程质量的好坏息息相关，应从每一个生产环节上加以控制，尤其要保持运输机平直，保证支架有足够的初撑力，严格按正规循环作业，只有这样，才能实现矿井的高产高效。