大傾角綜采工作面快速安裝工藝的研究應用

摘要：本文淺析朔里礦業N331工作面采場地質條件、綜采工作面快速安裝工藝背景、支架安裝工藝，以及支架安裝工藝效果分析等。

關鍵詞：綜采工作面 快速安裝工藝 煤礦

1 采場地質條件

淮北朔里礦業有限責任公司，N331工作面走向長770m，切眼傾斜長平均186m，地質條件較為復雜。工作面構造位于葛洼向斜的西翼，整體上呈單斜構造，煤層原始沉積穩定，結構簡單～復雜，夾矸厚度0～0.70m，平均0.26m。煤層總厚度0.80～2.60m，平均1.74m。煤層傾角25°，切眼上部地段煤層傾角36°，最大42°，可采儲量29.78萬t，煤層直接頂板為泥巖，厚度2.36～10.59m。老頂為粉砂巖，厚度3.99～5.47m。煤層直接底為泥巖，厚度0.50～5.02 m。老底為砂巖，厚度1.41～12.41m。

2 快速安裝工藝背景

N331工作面原設計是炮采工作面，為提高原煤生產量與工作效率，按照公司的整體規劃要求，將N331工作面改為綜采工作面，并首次采用ZY5000－13／28型掩護式輕型支架支護頂板進行薄煤層綜采工作面的試開采。由于原巷道設計、施工全部按炮采工作面的要求成型，不符合綜采設備的安裝要求。我們對此作為專項課題立項進行重點研究。課題提出后也得到了集團公司生產部的大力支持和幫助。廣大技術人員緊緊圍繞課題進行攻關研究，并制訂了詳細的項目研修計劃，定期組織召開課題研討會，多次組織課題組成員到外礦學習、借鑒薄煤層綜采安裝和回采的施工工藝和先進經驗，并進行了多次設計和技術論證，最終收到了較好的效果。

3 液壓支架安裝工藝

綜采工作面支架安裝為一項系統工程，包括切眼支護方式、組裝行車、支架轉車平臺、支架運輸，液壓支架及采煤機拆、組、安等作業內容。支架安裝程序：地面解體→地面及井下運輸→井下組裝→工作面安裝的順序進行施工。在N331工作面，為了提高支架安裝速度，重點對工作面支護方式、支架組裝、切眼上出口整體支架轉車平臺、支架調向安裝工藝等過程進行了工藝改進，從整體上提高了安裝速度。

3.1 切眼支護方法

N331工作面切眼為改造切眼，支護方式為雙排梯形棚支護（如圖1a），切眼寬度6.0～6.4m，高度2.4～3.2m，梯形棚距為600mm。N331工作面構造較多，周期來壓較為明顯，采用梯形棚支護安全風險性較小，在頂板來壓時不易發生垮頂，但增加了支架安裝期間的回料量。安裝時，需要逐架替棚、撥門，因此安裝速度較慢，平均6架/d；在以后的切眼支護設計中采用錨網錨索聯合支護（如圖1b）。

切眼寬度6.0～6.2m，高度2.4～2.6m，此類支護在支架安裝期間無需回料及撥門，施工工藝速度較快，平均9架/d。缺點是需協調好切眼擴刷與支架安裝之間的時間間隔，工作面空頂時間不能太長，否則容易造成頂板下沉而使切眼斷面縮小，達不到所需的要求。

N331工作面原設計為炮采工作面，切眼上部傾角最大為42°。綜采工作面在安裝過程中，綜采支架在直角轉彎處調向時，正常情況下需要多部絞車協調作業，工效較低。現場作業時，多部絞車對于支架牽引力的疊加與分解很難控制，所以采用多部絞車調向極不安全。通過多次設計研究，我們在切眼上口施工支架調向硐室，在調向硐室固定轉車平臺，轉車平臺采用卡軌器將支架穩穩地固定在轉盤上，用專用工具勾住支架底座四角的吊裝孔后起吊轉向，將支架整體運送到工作面，調向、就位。平臺采用30毫米厚鋼板作為旋轉部件，在鋼板上焊接支架卡軌器，平臺中部設計鋼珠滑道，支架以平臺中軸為圓心旋轉至準確位置，去除卡軌器，用絞車將支架穩穩地運到工作面安裝。此調向法有利于支架的穩定，不易發生倒架事故（見圖2）。

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圖2 整體支架轉車平臺

平臺主要技術指標：①平臺軌距：600mm；

②平板車軸距：﹤1100mm；

③轉盤直徑：1000mm；

④轉盤高度：240mm；

⑤平臺尺寸：1600×1600mm。

3.2 支架組裝行車的改進

公司自行設計和制造的綜采工作面安裝硐室起吊行車，其結構如圖3所示。起吊行車由縱向小車，橫向小車，以及電動葫蘆等部件組成。使用時縱向小車騎在組裝硐室的U型鋼軌道上，改制的電動葫蘆固定在小車上，這樣在組裝硐室內任意點都可以起吊。支架散架依次進入組裝硐室進行組裝后，利用絞車順軌道直接放到工作面進行安裝就位。

4 支架安裝工藝效果分析

在N331大傾角工作面采用后退式安裝工藝便于施工組織管理，易保證安裝質量，可于轉載機平行安裝，安裝效率較高。

優化支護設計。以新型錨網索聯合支護方式代替傳統的梯形工字鋼架棚支護，降低了成本投入費用，縮短了安裝周期。

效益匡算：①轉車平臺投入使用后，每次安裝節約兩部JH20型絞車，每部絞車每次安裝租賃費用按2萬元計算，每次安裝節約租賃費用投入4萬元。每年以拆除、安裝8次計算，一年可節省租賃費用的投入約32萬元。

②平臺投入使用后，每工作面安裝周期縮短4～6天，每工時按照120元計算，每次安裝可節約工資性投入約6萬元。如此拆除、安裝次數，每年可節約工資性投入約50萬元。

③按照安裝周期縮短時間計算出煤量，每年可創造經濟效益約600萬元。三個方面，顯然年創直接經濟效益累計達到680多萬元，效益相當可觀。

5 結論

自投入綜合機械化開采以來，在綜采安裝管理技術領域，經歷了幾代人的不斷總結和探索，已經形成一套較為成熟和完善的管理模式。在N331工作面，我公司因地制宜，利用現有的技術條件，結合現場施工環境，進一步優化施工方案，創造性的總結出了一套大傾角、薄煤層綜采支架快速安裝的施工工藝，保證了工作面的正常回采，提高了資源回收率，收到了較好的技術、安全效果。