综采工作面伪斜成因及精准调整技术探析

摘要：综采工作面在倾斜煤层开采过程中，刮板输送机与液压支架之间极易产生伪斜状态，表现为输送机机头超前或滞后于机尾、支架推移方向与工作面煤壁不垂直等现象。伪斜不仅加剧设备磨损、增加推移阻力，严重时还会引发输送机下滑、支架倒架、采煤机行走机构损坏等事故，直接影响回采效率与作业安全。因此，系统分析伪斜的形成机理，并提出现场可操作的精准调整技术，对于实现倾斜工作面安全、高效、稳定推进具有重要的工程实践价值。

关键词：综采工作面；伪斜成因；精准调整技术

引言：

随着煤矿开采逐步向深部与复杂构造区域延伸，倾斜及急倾斜煤层所占比例不断上升。在综采工作面倾角超过8°～10°时，重力沿煤层倾向的分量将显著影响输送机、支架及采煤机的运动状态。传统依靠经验调整“上窜下移”的方式往往滞后且精度不足，易造成反复调斜、推进度失衡等问题。近年来多起工作面歪架、断链、卡溜事故均与伪斜控制失当直接相关，迫切需要从动力学与运动学角度厘清伪斜成因，形成一套不依赖复杂传感器、可在常规采场条件下直接应用的精准调整技术体系。

1.综采工作面伪斜成因

1.1煤层倾角变化导致刮板输送机下滑速度不一致

当综采工作面沿倾斜方向推进时，煤层倾角并非恒定不变，常伴随局部变陡或变缓的区段变化。刮板输送机在重力作用下沿煤层底板存在持续下滑趋势，其下滑加速度与倾角的正弦值呈正相关关系。当工作面由缓倾段进入陡倾段时，输送机下滑加速度骤然增大，中部槽之间的摩擦约束力不足以抑制下滑速度的快速累积，导致位于陡倾区段的槽体下滑速度明显快于相邻缓倾区段。这种速度差异在输送机机身内部产生拉伸与挤压并存的内力分布，使中部槽之间的连接销轴承受非均匀剪切力[1]。随着推进距离的增加，下滑速度快的区段逐渐超前于速度慢的区段，输送机由初始直线形态演变为局部弯曲形态，各中部槽在水平面上的投影位置出现横向错动，倾角频繁变化还会使输送机链条张力分布失去均衡，下滑速度快区段的链条承受更大的拉伸载荷，而滞后区段链条相对松弛，链条与链轮啮合状态恶化，进一步加剧中部槽接口处的错动位移，当这种下滑速度差累积到一定程度时，输送机机身便呈现出明显的折线或弧线形态，工作面整体进入伪斜状态，且伪斜量随倾角变化幅度增大而加剧。

1.2工作面两巷推进度差异引发运输机机头与机尾错距

在综采工作面实际生产过程中，运输巷与回风巷的推进速度往往难以保持完全一致，这是由两巷地质条件、支护作业时间、辅助运输干扰等多种因素共同决定的。当运输巷一侧推进速度较快而回风巷一侧相对滞后时，刮板输送机机头随运输巷超前移动，机尾则滞后于机头位置，从而在输送机两端之间形成明显的纵向错距。这一错距使得输送机机身轴线不再垂直于工作面煤壁，而是产生了一个偏转角度。由于输送机与液压支架之间通过推移千斤顶形成刚性连接，机头与机尾的错距会强制改变各支架推杆在水平面上的投影位置，使原本设计为垂直于煤壁的推移方向发生系统性偏转。随着两巷推进度差异的持续累积，错距量不断增大，输送机机身由直线逐渐演变为折线乃至弧线形态，各支架随之呈现阶梯式排列状态。更为严重的是，这种错距还会导致输送机中部槽之间的连接销轴产生附加弯矩，加速销轴磨损与槽体变形，当倾角存在时，两巷推进度差异与重力下滑效应相互叠加，机头超前会进一步加剧输送机整体下滑趋势，而机尾超前则可能引发输送机上窜，使伪斜状态更加复杂且难以控制。

1.3底板起伏不平造成液压支架推移方向自然偏斜

煤层底板并非理想平面，由于地质构造、沉积差异以及上一刀采煤机切割残留等因素，底板表面常存在各种形式的起伏形态，包括局部底鼓、凹陷坑槽以及斜坡状过渡区段。液压支架推移输送机时，推杆前端与输送机中部槽耳板连接，推杆尾端铰接于支架底座。当底板出现起伏时，支架底座在起伏段会产生俯仰或侧倾姿态变化，导致推杆的伸出方向偏离设计轴线。具体而言，在底板凸起处，支架底座呈现前高后低的仰倾姿态，推杆自然向上偏斜；在底板凹陷处，支架底座前低后高，推杆则向下倾斜[2]。这种因底板形态引起的推杆偏斜直接传递至输送机中部槽，使相邻中部槽在产生垂直方向错位的同时，也在水平面上产生附加转角。更为关键的是，多个支架在起伏段依次推移时，每个支架的偏斜角会逐架累积传递，偏斜方向也可能随机变化，使输送机机身沿底板起伏轮廓形成自然弯曲。此外，底板起伏还会改变支架底座与底板之间的摩擦系数分布，在推移过程中底座可能产生不规则的横向滑移，进一步加剧推移方向的随机性偏斜。

1.4采煤机割煤过程中机身受力偏移牵引方向

采煤机在倾斜综采工作面沿输送机导向轨行走割煤时，其机身承受着复杂的空间力系作用。重力沿煤层倾向的分量始终将采煤机向工作面低侧推压，使导向滑靴与输送机销轨之间的接触力呈明显的不对称分布。当采煤机上行割煤时，两个滚筒切入煤壁产生的截割阻力方向与重力分量方向相反，两者合力的大小和方向随滚筒位置变化而不断波动，导致采煤机机身产生绕垂直轴线的偏转力矩。该偏转力矩迫使采煤机行走机构的牵引方向相对于输送机中线发生微小偏转，虽然单次偏转量很小，但长期往复累积后效果显著。与此同时，采煤机导向滑靴与输送机销轨之间存在设计间隙，在偏转力矩作用下，采煤机机身的横向摆动会使滑靴压向间隙一侧，导向滑靴单侧磨损加剧，磨损后的间隙进一步扩大，形成“偏转—磨损—间隙增大—更易偏转”的正反馈循环。采煤机实际行走轨迹由此偏离理想直线，这一偏离通过采煤机行走轮与销轨的啮合关系反向作用于输送机机身，迫使输送机中部槽随采煤机行走轨迹发生适应性偏转。随着采煤机往复割煤次数的增加，这种由机身受力偏移引起的输送机形态改变不断累积叠加，最终演变为工作面可见的、具有方向性的伪斜状态。

2.综采工作面伪斜精准调整技术

2.1调整滚筒截深与牵引速度差，补偿输送机下滑速度不一致

针对煤层倾角变化引起的输送机不同区段下滑速度不一致问题，现场采用滚筒截深与牵引速度分区差异化匹配技术。首先沿工作面长度方向每隔10至15米测定一次底板实际倾角，将工作面划分为倾角陡坡区、缓坡区和平缓区三个调整单元。在倾角大于15度的陡坡区段，将采煤机滚筒截深由常规0.8米缩减至0.5至0.6米，同时将牵引速度降低至正常值的70%至80%，减少单位时间内该区段的落煤量和输送机负载，从而抑制重力下滑分量的驱动效应。在倾角小于8度的平缓区段，保持正常截深或略微增加至0.9米，牵引速度提高至正常值的110%，使该区段输送机获得更大的推移推动力，补偿滞后下滑的不足。

每完成两个采煤循环后，利用全站仪检测输送机各区段的横向位移量，若发现某区段下滑超差即对应修正截深与速度参数。现场操作中为采煤机司机配备倾角对照卡片，明确不同倾角区间对应的推荐截深与速度配比值。同时，在输送机中部槽接口处设置位移观测点，每班记录各区段相对于初始基准线的偏移量，形成下滑速率变化曲线。当相邻区段下滑速度差累积超过50毫米时，优先调整速度较快的区段，进一步降低其牵引速度或截深，直至各区段下滑趋于同步。该技术不增加额外设备投入，仅通过采煤机操作参数的分区精细控制，即可有效消除因倾角变化造成的输送机速度差累积。

2.2控制两巷循环进尺差，校准机头机尾错距量

针对运输巷与回风巷推进度差异造成的机头机尾错距问题，现场采用循环进尺差精确控制与动态校准技术。每班开工前由班组长使用钢尺测量两巷当前推进位置与固定基准点之间的距离，计算机头相对于机尾的实际超前或滞后量。根据错距方向和大小制定当班两巷循环进尺配比方案：当机头超前量超过150毫米时，运输巷本班实施“欠推进”，只完成正常循环进尺的60%至70%，回风巷按正常进尺或超额至120%组织生产；反之机尾超前时采取相反操作。进尺控制精度要求每循环误差不超过10毫米，为此在两巷各设置进尺标尺桩和限位挡板，每推移一个循环由专人记录并复核。

建立两巷进尺联动台账，每两小时核对一次累计进尺差，发现偏差超出30毫米立即调整后续循环计划。对于倾角大于12度的敏感工作面，采取“小步快调”策略，即每个循环仅调整5至15毫米进尺差，通过连续多个循环逐步消除错距，防止大幅度调整引发输送机别卡或支架扭曲。当两巷一侧遇断层或设备故障被迫停采时，另一侧必须同步停止推进或仅做空载滑行，并每30分钟记录一次错距变化。此外，在机头和机尾分别安装激光指向仪，激光束与输送机中心线的相对位置直观显示错距状态，为进尺调整提供实时反馈。

2.3修整底板起伏段推溜行程，纠正支架推移偏斜角

针对底板起伏不平导致液压支架推移方向自然偏斜的问题，现场采用推溜行程分段修整与支架姿态补偿技术。实施前先进行底板形态快速识别：操作支架将推杆完全伸出但尚未接触输送机中部槽时，观察推杆前端与中部槽耳板的高度差和横向偏角，判断底板起伏造成的初始偏斜方向和角度。对于底板凸起区段，当推杆向上偏斜超过3度时，在支架底座下方铺垫厚度10至20毫米的废旧输送带或木板，使底座整体抬升，推杆偏斜角随之减小；对于底板凹陷区段推杆向下偏斜的情况，在推杆下方加设楔形垫块，使推杆恢复水平姿态后再进行推移。铺垫材料需固定牢固防止推移过程中滑脱。

推移操作采用“单架精调、邻架参照”的方法，每推移一架输送机后，以相邻两架支架的推杆位置为基准，检查本架推移后输送机的直线度与水平度。若发现某一架推移后出现局部偏折，对该架进行二次补推或回拉修正，单次修正行程控制在30至50毫米范围内，避免过量调整造成连锁偏斜。对于底板起伏频繁的区段，安排专人跟机逐架观察，发现偏斜趋势立即暂停推移，调整底座姿态或推杆垫块后再继续作业。同时，在输送机中部槽接口处安装简易水平尺，直观显示每架推移后的横向偏斜状况。对于连续多架出现同向偏斜的情况，采用“分段逆向修正法”，即从偏斜区段两端向中间逐架调整，使偏斜量在中部相互抵消。该技术利用现场简易工具和人工精细操作，有效消除了底板形态不规则引起的推移方向随机偏斜。

2.4平衡采煤机牵引阻力与导向滑靴受力，稳定机身牵引方向

在下行割煤时，重力分量与截割方向一致导致牵引阻力较小，采煤机易出现加速失控和偏摆，此时将牵引速度降低至正常值的75%至80%，同时增大滚筒转速使截齿线速度提高15%至20%，分散单齿切削力，防止机身因牵引力不足被重力拉向低侧。在上行割煤时，截割阻力与重力分量叠加使牵引负荷增大，将液压牵引系统工作压力提升至额定值的105%至110%，并采用“浅截快跑”策略将滚筒截深由0.8米缩减至0.5至0.6米，使牵引阻力维持在额定范围之内，避免因牵引力不足导致机身下滑偏摆。

针对导向滑靴受力偏移问题，每班采煤前使用塞尺检测两侧导向滑靴与输送机销轨的侧向间隙，正常间隙应控制在5至8毫米范围内。当某一侧间隙超过10毫米时，说明该侧滑靴已发生偏磨，需在滑靴侧面加装厚度2至4毫米的调整垫片恢复间隙。同时调整采煤机机身两侧平衡油缸的压力差，通过压力表监测使两侧压力偏差不超过0.5兆帕，保持机身横向水平姿态。采煤机运行过程中，司机通过观察安装在机身中部的水平仪实时判断牵引方向，一旦水平仪偏摆超过2度立即停止牵引，反向点动操作微调后再继续割煤。每班结束后记录导向滑靴磨损量和牵引阻力变化曲线，作为下一班参数调整的依据。

结语：

综采工作面伪斜问题的本质，是重力驱动下设备运动速度差异与推进不协调共同作用的结果，对煤层倾角、两巷进尺、底板形态及采煤机受力四个关键因素的系统分析，能够明确伪斜的主要诱因。在此基础上，从滚筒截深匹配、循环进尺控制、推溜行程修正以及牵引阻力平衡四个方向实施针对性的调整，可有效抑制输送机下滑与支架偏转，该技术体系操作简单、响应及时，能够将工作面伪斜量控制在合理范围内，显著提升倾斜综采面的运行稳定性与安全性。

参考文献：

[1]张龙飞.综采工作面过大断面空巷顶板控制研究[J].能源与节能, 2025, (10): 208-210+299.

[2]王震,侯惠强,焦渭涛,等.综采工作面等采长回采技术研究与应用[J].煤炭工程, 2025, 57 (03): 65-71.