大傾角俯采6.5米高架綜采設備安裝技術研究

摘要：我國緩傾斜厚煤層煤炭產量占總產量的40%以上，很多礦區賦存有3.5～5.0m 厚的煤層且均為主采煤層，大采高綜采是3.5～5.0m 厚煤層綜采的主要發展方向之一。河北冀中股份東龐礦2號煤層賦存條件適宜采用高架綜采技術，但是在局部地質條件復雜區域，針對6.5米高架及配套設備體積大，重量重，在設備運輸和安裝方面存在很多技術難點，軌道運輸坡度大，現有絞車拉力不夠；工作面頂板跨度大、頂板壓力大，安裝6.5米高架及配套設備空間不足；6.5米高架體積大，重量重，承載車盤承載力不夠，整架過曲線時困難等；這些都將影響大采高工作面的安裝。為解決這些問題，在河北冀中股份東龐礦2號煤層，進行了大傾角俯采6.5米高架綜采設備的安裝技術研究，并取得良好效果。

關鍵詞：地質條件復雜 大傾角 高架綜采設備 安裝技術

1 概述

大采高綜采是我國大型高效型礦井的主要發展方向之一。大采高綜采是指3.5～5.0m 厚的煤層一次采全高，與采高小于3.5m 的分層綜采相比，具有采面生產能力大、巷道布置簡化、回采工效和煤炭資源回收率高、設備搬家倒面次數少和節約假頂材料等優點。因此， 大采高綜采是3.5～5.0m 厚煤層綜采的主要發展方向之一，現在大采高綜采設備的安裝成了難點和重點，需要設計一套適合在煤礦井下復雜地質條件下大型設備的運輸和安裝方案。

2 煤礦井下復雜地質條件下大型設備的運輸設計

大型設備在煤礦井下運輸給礦井的巷道寬度和高度，提升絞車的提升力提出了新的要求，為了能順利完成工作面大型綜采設備的安裝工作，經過多次現場調研，對每個環節進行細致的測量和研究，設計出一套適合我礦現場條件的運輸和安裝工藝。

2.1 設備裝車 設備的裝車方式很重要，依據東龐礦井下運輸軌道和巷道高度的實際情況要求，裝車高度不能高于2.2米，寬度不能大于1.4米，對于6.5米高架的底座按照以往的平式裝車方式寬度超出了設計要求，可以改為立式裝車，為了能保證裝車整體受力平衡，在支架底座的兩側配上立柱。裝車運輸順序為底座、掩護梁、后連桿、頂梁。

2.2 設備運輸 超高、超寬型設備在井下軌道運輸一直是難點，為了能滿足運輸6.5米高架綜采設備的提升力要求，經過提升力計算我礦引進了JSDB-19絞車，并采用2級動滑輪，4根鋼絲繩受力，在傾角21°的軌道坡上運輸成功。為了增加支架整架在軌道上運輸的穩定性。首次在工作面切眼鋪設了1.2米軌道，并設計了相應的平板車盤承載支架。

2.3 絞車提升力計算 在2612工作面切眼需牽引225米，傾角按最大21°計算，使用兩臺JSDB-19絞車運輸，使用Φ24.5mm新鋼絲繩，鋼絲繩破斷力38.9T，1整架支架48T，使用一條鋼絲繩兩臺絞車一個定滑輪兩個動滑輪運輸(6根底錨在四角固定40mm厚400×400鐵板，鐵板中間割φ100圓孔，兩條40T大鏈穿過圓孔和定滑輪連接，兩個16T動滑輪用兩條40T大鏈和支架相連，底錨同絞車底錨參數，底錨用雙螺母固定，滑輪不得低于16T），絞車拉力為32T。

P=w（sina＋f1cosa）＋qL（sinb＋f2cosb）

式中：

P——鋼絲繩最大凈拉力，kg

w——車盤與載重質量之和，kg

a——斜坡中產生最大拉力處的傾角，可取最大傾角，度

f1——車輛在軌道上運行時的阻力系數，取0.015

q——鋼絲繩單位長度的質量，kg/m

L——鋼絲繩長度，m

b——平均坡度，度

f2——鋼絲繩運行時阻力系數，取0.15

4P=（48000＋1000）（sin21°＋0.015 cos21°）＋2.165

×900 （sin21°＋0.15cos21°）=19219kg

P=4805kg

38900/4805=8.1＞6.5合格。

JSDB-19絞車拉力32000kg＞絞車受力4805kg

符合要求，合格。

3 煤礦井下復雜地質條件下大型設備的安裝設計

組裝支架硐室的尺寸規格和工程質量按照設計要求達到組裝條件，將組裝點雜物清理干凈，保持底板平整。

3.1 安裝組裝架 ①將四個立柱底座安放到標定位置，并調好角度。立柱和底板夾角不得小于70度。②將滑輪用完好的40T大鏈、錨蘭、螺絲牢固的固定在頂起吊錨桿上，高度適宜。③將立柱分別用絞車安放到四個底座上，上好柱銷和擋銷，將立柱左右兩側分別使用4股8#鐵絲固定在兩幫幫起吊錨桿上。兩側鐵絲夾角大于120度。④中部框架在底板組裝好后，將準備好的5個16T滑輪，用40T大鏈按照起吊要求雙鏈固定在框架的橫梁上，大鏈的錨蘭、螺絲、平墊、彈簧墊必須齊全、緊固、有效。然后用組裝點中部的兩個滑輪作為起吊點，滑輪掛在組裝點頂部中心線的兩組（每組四根起吊錨桿間距500×500mm對角雙40T大鏈）錨桿上，起吊錨桿用雙螺母固定大鏈。使用JM-14絞車起吊，把中部框架和四個立柱對接好，插好頂部銷子和壓塊。需要調整立柱位置時，必須使用兩臺導鏈分別牽住立柱左右兩側，兩個導鏈受力后夾角不得小于120度，只有在兩臺導鏈都用力后才能剪斷原有鐵絲。⑤安好四個立柱的液壓管路和液控閥，同時升四個立柱，使中部框架接頂，如果頂板不平，要使用半圓木墊平頂部，然后升緊中部框架，框架四角必須使用40T大鏈可靠固定在頂部起吊錨桿上，錨蘭螺絲必須擰緊。立柱禁止伸展，要保持至少50mm的剩余量，必要時可在組裝架頂部排木垛接頂。

3.2 支架組裝方法 ①用起吊絞車吊起底座，把專用車盤拉到底座下，放正底座，用兩條φ36mm螺絲把底座固定上緊在車盤上。②用絞車分別吊起立柱、后連桿，固定在底座上，后連桿后下方用方木墊穩，并用絞車吊住后連桿。③將掩護梁卸車，把前連桿組裝到掩護梁上，用兩臺絞車同時吊起掩護梁，對眼安裝。④組裝好掩護梁后，支架重心偏離車盤重心，掩護梁安裝后一直到組裝頂梁完畢，必須使用一臺帶閘的絞車吊住掩護梁后端（或用專用支撐車頂住掩護梁的后端，專用支撐車和專用車盤連接必須可靠，不得有伸縮），防止翻車，用三臺絞車同時吊起頂梁，就位組裝。⑤橫梁之間用40T大鏈或1寸鋼絲繩連接，把起吊裝置定位掛在40T大鏈或1寸鋼絲繩上起吊支架銷子，銷子對眼安裝。

3.3 支架就位方法 在工作面切眼安裝6.5米高架及配套設備空間要求工作面跨度8.5米，由于地質條件復雜，為保證頂板安全切眼先擴7米，在工作面機頭處先就位3架，支架就位后升起支架接頂支護頂板；掘進區擴幫到8.5米寬9米長，安裝隊安裝就位5架支架、溜子；掘進區再擴幫到8.5米寬9米長，每5架一個正規循環，直到工作面安裝完成。

4 結語

6.5米高架綜采設備在東龐礦2612工作面安裝試驗成功，與其配套的采煤機、工作面輸送機在大傾角、大俯角開采時，防倒防滑、切割能力、運輸能力均得到解決且運轉正常，并且支架安裝了電液控制系統，加快了支架的動作速度，提高了自動化程度，減少了勞動量，提高了效率和安全保障功能，現已經實現單面月產原煤30萬噸以上，實現了大采高、大傾角、大俯采、多斷層等復雜地質條件下的安全高產高效開采。

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