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大倾角煤层走向长壁综采工作面系统可靠性研究

张晓光  
【摘要】: 近十多年来,随着深部煤层和倾角较大煤层开采力度的加大和综采技术的发展,我国大倾角煤层(35°~55°)开采矿井数目逐年增多,产量增大,经济效益提高。 我国对综采工作面系统可靠性的研究较多,但所研究的成果多见于缓斜煤层,对大倾角煤层走向长壁综采工作面的研究重点是设备选型,在可靠性方面研究较少,虽然在综采设备方面有了很大的进步,但由于大倾角煤层开采环境的复杂性,开采过程中存在诸多不可靠因素,主要包括人、机(设备)和环境三个方面。人员不可靠性主要表现在人的自身及设备的操作、维护和组织管理等方面;设备不可靠性主要表现在液压支架易失稳而导致支护系统可靠性差,倒、滑、挤、咬架问题严重,以及采煤机、刮板输送机下滑;环境方面主要表现在煤层顶板难以管理,底板下滑易造成支架失稳、倒架事故;煤矸自溜性强,冲击力大,易造成飞块伤人,损坏支架,砸坏设备等。为了使大倾角煤层的开采更安全、可靠,应加强对大倾角煤层综采工作面的可靠性研究。 本文从人-机-环境三个方面,阐述了在大倾角煤层特殊开采条件下,走向长壁综采工作面各子系统的不可靠因素及故障机理,通过与缓倾斜煤层工作面系统不可靠因素对比,建立操作人员Pedersen可靠性模型和环境因素可靠性模型,运用层次分析法分析得出主导因素,并通过模糊数学计算其模糊可靠度和有效度;基于结构可靠性理论,分析支护系统、采煤机和刮板输送机综采设备的结构可靠性,建立支架下滑、倾倒极限状态方程和结构可靠性模型,计算结构可靠度指标,由此得出支架在额定工作阻力下,调整支架结构参数可降低支架下滑、倾倒趋势,提高支架稳定结构可靠度;基于故障树原理,建立大倾角煤层综采工作面系统故障树,对人、机、环境三方面及整体分析,得出导致系统故障的主要因素,并针对长壁综采因素提出提高系统可靠性措施。以四川省华蓥山矿务局绿水洞煤矿大倾角煤层6134试采工作面为实例,运用本文研究方法,计算的可靠度与实际可靠度基本吻合。文中大倾角煤层不可靠因素的研究分析及提出的相关建议,为以大倾角煤层为主采煤层的煤矿,提高综采工作面系统可靠性提供参考。


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