復雜礦井綜采工作面快速搬家的探索

周志坡

摘 要：我國地質條件單一的大采高綜采工作面的綜采設備發展水平已經達到或超過發達國家水平。但是復雜條件下綜采工作面的快速搬家仍然沒有實現突破，我以開灤東歡坨礦業分公司為例，探索大水礦井條件下綜采工作面實現快速搬家及其優化方案。

關鍵詞：綜采工作面 綜采設備 快速搬家

中圖分類號：TD823.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0098-01

我國地質條件簡單的大采高工作面綜采工作面設備總重已發展到8500 t以上。其中，液壓支架重量已發展到43 t（采高63 m），工作面端頭支架重已達46 t，工作面長度已由100～150 m提高到300 m。支架數量由100架左右提高到近180架。支架總重由1500 t提高到7500，提高了5倍多。如此重量級的綜采設備的快速搬家已經形成了成套理論。但是我國大多數煤礦仍然為地質條件較為復雜的難采煤礦。地質條件復雜包括：水大，高瓦斯，斷層多，地質構造復雜等，實現難采煤礦綜采工作面的快速搬家才能從根本上改善煤礦開采現狀，減少資源浪費，提高產能。

1 東歡坨礦地質條件及其復雜性

東歡坨礦業分公司位于河北省唐山市豐潤區境內，地處韓城鎮與新軍屯之間，其地理位置為：東經117°57′32″～118°03′18″；北緯39°33′42″～39°40′51″。

井田位于開平煤田西北側，開平煤田地層屬華北型沉積。煤田古生代地層廣泛分布，上部石炭-二疊系為含煤巖系，各系、統間多以整合或假整合接觸。井田含煤地層為石炭、二疊系，上覆沖積層，含煤地層基底為中奧陶統灰巖，含煤地層層組劃分為：唐山組、開平組、趙各莊組，大苗莊組及唐家莊組五段地層。

井田位于車軸山向斜的東南翼，從區域水文地質條件分析，整個車軸山向斜位于開平煤田的西北部，自成一獨立的隱伏向斜，向斜上部被松散的巨厚第四系沖積層覆蓋，車54、車60鉆孔以北為厚度小于180 m的寬緩平臺，向南逐漸增厚，到南部邊緣厚度達到650 m，第四系底部卵礫石層厚約20～300 m，該含水層水量充沛，構成各煤系含水層的補給水源。石炭-二疊系煤系含水層位于第四系沖積層之下，地下水主要賦存于砂巖裂隙之中。下伏中奧陶統灰巖，裂隙、巖溶發育，含水豐富。其中9#和第12#煤層頂底板破碎。

2 東歡坨礦綜采工作面搬家現狀

我礦回撤的方法基本是原始的用絞車拉拽。將液壓支架從回采完畢的工作面回撤后上井，在井上檢修，然后再從井上下來，運輸至安裝工作面。這既增加了安裝成本，又影響搬家時間。3088回撤工作面采用77組ZY9200-22/46型液壓支架和6組ZYG9200-22/46型端頭液壓支架進行支護。回撤時采用上出口和采面回撤絞車配合將液壓支架將支架解體為頂梁、掩護梁、底座和大柱三部分，然后分別拉至上出口裝車運出。

回撤工作面回撤過程中存在的實際問題：（1）回撤工作面一個顯著特點隨著開采深度的增加瓦斯涌出量增大。（2）東歡坨礦很多巷道底板為遇水膨脹的“白沙矸”，為斜巷運輸液壓支架帶來很大困難。（3）3088工作面回撤過程中由于工作面放置時間較長，上頂的頂網和鋼絲繩腐蝕嚴重，在回撤時經常出現老塘側冒落煤矸石和上頂鋼絲繩斷裂情況，嚴重影響了回撤進度。

2286工作面安裝工藝是利用絞車將分體的液壓支架運輸至風道組裝平臺處，然后由組裝平臺將液壓支架組裝，然后直接下松至切眼安裝定位。

安裝工作面安裝過程中存在的實際問題。

（1）切眼為異性棚子支護的切眼，上頂跨度最大寬至8 m，增加了頂板維護難度。安裝過程在回老塘側棚腿與上頂直拉桿和卡纜過程中上頂變形嚴重，使頂梁不能充分接頂。（2）工作面上風道所鋪設的高壓供回液管路在進行試液過程中出現多處跑液現象，移交給綜采隊后仍然對采煤工作造成了一定影響。（3）安裝工作面的上風道是輔助運輸的重點部位，多個安裝工作面的上風道修道完畢后在后期仍需要浪費大量人力調道。

3 綜采工作面搬家優化方案

以2286安裝和3088回撤為基礎經驗，我重新審視了2286和2284倒裝方案，并根據安裝和回撤工作面出現的實際問題提出優化方案。

（1）從掘進回采巷道開始就為搬家倒安裝準備好巷道，為相鄰工作面間倒安裝提供條件。我礦設計部門已經根據優化設計方案對巷道重新進行了布置，使2284上風道和2286上風道直接相通，簡化運輸路線，提高運輸效率。（2）對于瓦斯問題采取的優化方案是加大風機功率從而加大回撤工作面的通風量，風機風量越大所用的風筒直徑也越大，回撤工作面的巷道空間狹小，導致了支架車刮卡風筒現象嚴重，由此引發的瓦斯事件較多，會影響回撤工作效率，因此我區在以后的回撤工作面應加強對風筒的吊掛管理，并研究減小風筒占用巷道過支架車空間的方法，逐步降低支架刮卡風筒幾率，減少漏風率。對于易于積聚瓦斯的區域將給予接三通或設置風障的方法稀釋瓦斯。最終實現對瓦斯的全面治理。（3）對于巷道底板較軟問題我的優化方案是加固軌道方面多做文章，治理斜巷積水，使軌道保持干燥，延緩底鼓，并及時對巷道內的所有軌道進行嚴格的加固，消除支架車落輒現象。（4）對于放置時間較長的大采高回撤工作面我的優化方案是：首先要求采區在收尾期間使用新型加密塑編頂網對工作面上頂進行支護，使用更粗的鋼絲繩。其次改進回撤工藝，回撤期間加強對老塘側的支護，對底板進行改造，減小底板摩擦系數，使支架更容易拉出調向，從而防止回撤絞車繩斷繩抽人。（5）對大斷面異性棚子支護的安裝工作面，應該加強對上頂的維護。優化方案是改進安裝工藝，將全斷面的異性棚子全部回撤并且保證工作面不出現劈幫冒頂，從而降低安裝成本。（6）對上風高壓供液進回液管路漏液問題，我的優化方案是提前組織在井上試液，保證下到井下的高壓管路都是合格品。吊掛過程中采用成套的柔性防震材質吊鉤將高壓管路吊掛在鋼絲繩上，鋼絲繩固定在巷幫棚子上。這既減少管路在供液過程中的壓力損失，增加了管路的使用壽命，進而為綜采隊提供更好的采煤條件。（7）對于修道問題的優化方案是在施工過程中嚴格執行修道標準，并請地測科在巷道上頂打線，嚴格按線施工；對道枕進行優化，將原道枕上的焊接壓板改為可松緊的螺絲壓板，將螺絲眼定位準備，這避免了焊接不牢固而導致的道枕報廢現象，同時保證修道質量，提高修道效率。8、大型高端液壓支架組裝平臺一般較為傳統，應與科研機構共同開發智能型自動化程度較高的液壓組裝平臺，實現支架組裝的智能化和數字化。

4 對地質條件復雜礦井搬家的展望

未來綜采工作面的搬家效率的提高，一定是依靠科技的不斷發展的，未來的液壓支架能夠實現自身有移動功能，并且與支架平車相互配合，實現自移的同時實現自卸；液壓支架的組裝方面能夠實現“變形金剛”式智能組裝，大幅度提升組裝效率，使大型高端液壓支架全面實現智能化安裝。地質條件復雜礦井綜采工作面搬家的優化對我國煤炭開采來說將是個質的飛躍，使煤炭回采率大幅提升，采煤成本明顯減少，最終形成社會效益。