大采高綜采工作面工作面延長的實踐及應用

摘 要：現在的煤礦開采過程中，由于地質構造、保護煤柱、井田邊界等各方面的因素可能導致走向長壁工作面面長的延長或縮短，這就出現了“刀把式”工作面。現以山西西山晉興公司斜溝煤礦18105工作面為例，介紹了大采高綜采工作面延長時的技術應用，并對此進行了研究。對大采高綜采工作面如何安全、快速、有效的完成延長工作具有一定的參考價值。

關鍵詞：刀把式；大采高；綜采；工作面；延長；

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

一、西山晉興能源公司斜溝煤礦18105綜采工作面簡介

18105綜采工作面為國家重點科技項目——“年產千萬噸級礦井大采高綜采成套設備及關鍵技術”科研試驗面，回采8#煤層。

工作面位于11采區回風上山北部，東側北半部為18103工作面采空區，南半部為實煤區，西為18107采空區，北為集中材料下山。該工作面地表山梁均為黃土覆蓋，山坡較陡，尤其皮帶巷上覆的黃家溝兩側山坡，局部山坡傾角可達85°以上，蓋山厚度：134～268m。地面標高：+990～+1185m，工作面標高+855～+914m。煤層總厚5.0～6.4m，平均6.0 m，煤層傾角6～10°，平均8°，煤體較硬，f=2～3。可采儲量9.755Mt，年產量達到1000萬t。

工作面總體呈“刀把式”，走向可采長度3417m、工作面傾向長度212/294.9m（平距幫-幫）。在距工作面切割2063m處，工作面長度由212m延長至294.9m，工作面支架數量由127架增加至176架。

二、“刀把式”工作面延長工藝概述

首先應制定好工作面延長段延長、設備拆除及安裝和控制列車拉移等的安全技術措施。做好準備工作，備好單體液壓支柱、工字鋼、螺紋鋼錨桿、玻璃鋼錨桿以及金屬網。當工作面推進到與切割延長段剩余100m時，在原材料巷段及輔運斜巷內補打錨索進行加強支護。當控制列車移動到輔運斜巷坡下時開始將控制列車拉移至材料巷。當工作面回采到距輔運斜巷50m時，在輔運斜巷內加打三排單體支柱加強支護，并根據工作面現場情況采取多拉機頭或機尾的方法保證回采到切割延長段交叉口處時機尾127#支架底座與128#支架間距為1.8m左右。當工作面回采到與切割延長段交接口剩余6個循環時，從117#支架到127#支架鋪設菱形金屬網，以免安裝過程中發生掉渣傷人事故。順利回采到交接口后，停止工作面的推進，進行工作面機尾的拆、移、安裝以及刮板輸送機的對接工作。設備安裝完成后進行試運轉，運轉正常后開始進行回采工作。

三、工作面延長工藝施工方法

（一）準備工作

1、加強支護

當工作面推進到與切割延長段剩余100m時，原材料巷及輔運斜巷內提前補打錨索進行維護。

（1）原材料巷內維護時共補打三排錨索，花型布置。兩邊兩排錨索距巷道幫300mm，排距2000mm；沿巷道中線處補打一排錨索，間距2000mm。三排錨索布置方式如圖二。

（2）輔運斜巷段維護時共補打三排錨索，矩形布置。沿巷道中線處補打一排，中線兩邊各補打一排，均距巷道幫300mm，排距2000mm，三排錨索布置方式如圖三。

（3）原材料巷與輔運斜巷段交接口前后10m范圍內加打三排錨索，矩形布置，沿巷道中線處補打一排錨索，排距1500mm，兩邊各補打兩排錨索，距巷道幫300mm。

（4）錨索均使用φ17.8×5500mm的鋼絞線，錨索托盤為200×200×16mm的鋼托盤。

2、材料準備

（1）備好單體液壓支柱：DZ-3.8、DZ-4.2、DZ-4.5各40根，并確保完好。

（2）備好長度為4m的11#礦用工字鋼20根。

（3）備好型號為7200×1000mm菱形金屬網50卷，型號為φ18×1800mm螺紋鋼錨桿30根，型號為φ20×2100mm玻璃鋼錨桿40根及其配套托盤及藥卷，木托盤規格為600×200×80mm。

（二）施工方法

1、控制臺拉移

當工作面控制臺拉移到輔運斜巷坡下時，進行控制臺的拉移工作。拉移控制臺前必須制定專項措施，嚴格按照措施施工。

（1）拉移前準備

①、檢查拉移絞車和機尾絞車的鋼絲繩是否完好，若有斷股、單股現象及時進行更換。②、絞車必須設雙繩套并用φ22mm錨鏈滿扣與設備列車平板車銷子聯接，否則不得進行拉移。③、檢查各語音信號，確保拉移時其清晰、可靠。④、檢查各列車之間的連接桿、銷子及平板車車輪是否完好可靠，否則不得拉移。

（2）拉移順序

①、對接單軌吊。每根單軌吊必須有兩處懸吊點，單軌吊懸吊在頂錨桿上，頂錨桿上先擰上加工好的吊環，吊環上的螺母必須在頂錨桿上擰滿扣，然后通過OC型花籃螺絲把單軌吊吊掛在頂錨桿上，單軌吊帶行走輪，每2.5m一組，每組行走輪帶一組八鉤的電纜架；單軌吊和電纜吊掛牢固并成一直線，確保拉移過程中的安全可靠。②、打戧柱固定機尾絞車（JH2-14）。分別使用六根長3.6m、φ220mm的紅松圓木打在機尾絞車底座上，戧柱與頂、底板夾角（銳角）為（60o-70 o），確保“四壓兩戧”。③、打穿鞋戧柱。使用長4.0m、φ220mm的紅松圓木，戧柱打在距控制臺外拉移絞車（JH-30）前20m處，然后在柱鞋銷子上連接一動滑輪。④、將機尾上電纜松開、放下，后部電纜拆開松放在地面，以及風速傳感器、激光線放在地面（長度要大于拉移設備列車長度）。⑤、啟動絞車進行拉移。拉移時要緩慢進行，拉移時前后絞車要配合協調好，絞車信號要清晰、統一，按一聲停、二聲拉、三聲松繩的信號進行拉移。⑥、拉移到位后，所有設備列車安設阻車器，并將電纜盤好放在專用電纜車上。

2、 頂幫支護

（1）施工規格

①、當工作面回采到與切割延長段交接口剩余20m時，根據現場情況采取多拉機頭或機尾的方法保證回采到交接口時127#支架機尾底座與128#支架間距為1.8m左右。②、當工作面回采到與延長段交接口剩余6個循環時，從117#—127#支架段頂板鋪設菱形金屬網，以免安裝過程中發生掉渣傷人事故。第1刀和第6刀金屬網下加打錨桿，間距1.75m。每根錨桿配兩個樹脂藥卷并戴一個錨桿托片，錨桿打在兩支架之間的空隙處。③、第6刀施工完后從117#—127#支架段煤幫側掛菱形金屬網并加打三排幫錨桿，幫網與頂網連接到一起，三排幫錨桿矩形布置，間距1.75m，排距1.5m，最上排幫錨桿距頂板0.5m。每根錨桿配一個樹脂藥卷并戴一個木托盤，木托盤豎放，錨桿打在兩支架片幫之間的空隙處。

（2）質量要求

①、所有金屬網采用搭接方式，網與網之間搭接100mm；采用單側聯網，聯網間距150mm，聯網用的12#雙股鐵絲擰圈且不少于3圈，網要鋪得平展，不能出現鼓肚現象，并且相鄰兩刀網的短邊連接口要錯開。 ②、頂錨桿的外露長度不能超過50mm，緊固力不得小于180N·m，錨固力不得小于90KN。幫錨桿的外露長度控制在30～50mm，緊固力在70N·m，錨固力不得小于50KN。

（3）施工工藝

采煤機割煤→停機閉鎖→鋪網→移架→支護錨桿→推溜

①、割煤：采煤機每次割煤長度為11個架。②、鋪網方法：人員站在采煤機機身上，四人配合好，一人觀察頂板，兩人扶網，一人聯網。③、移架：割煤后，停機閉鎖，由機頭向機尾方向（或機尾向機頭方向）順序逐架拉移。移架時，將所移支架兩側的護幫板打出，挑起金屬網，支架下降約300mm，在保證不損壞金屬網的前提下將支架拉出。④、支護錨桿：移出支架后，及時將護幫板打出，之后在其下打設錨桿。⑤、推溜：將溜子頂出。

（4）超前單體支護

①、設備安裝過程中，原材料巷段超前支護取消中間一排，等工作面安裝好開始回采時，原材料巷和輔運斜巷內在中線處支護一排單體支柱進行支護，柱距2.0m，超前支護30m。②、當工作面回采到距輔運斜巷與材料巷交叉口50m時，在輔運斜巷內加打三排單體支柱加強支護，排距1.0m，柱距1.2m。

3、 工作面設備拆、移、安裝

順利回采到切割延長面交接口后，停止工作面的推進，進行工作面機尾的拆、移、安裝工作。施工順序：拆移機尾大件→對接機尾大件→對接溜槽→連接溜子大鏈。

（1） 在原機尾處首先取掉連接環，拆開溜子大鏈，對機尾大件進行分解等工作，然后依次拆除機尾端頭處的支架與溜子大件及過渡溜槽的連接裝置，再拆除齒軌及其他連接小件。利用安設好的拉移絞車將機尾拆卸下的大件、過渡溜槽等部件拖運至切割延長段的新機尾位置。

（2）將溜子的底鏈穿過新機尾，安裝機尾與溜槽的連接小件。利用鋼絲繩繩套一端與底鏈連接，一端與手拉葫蘆導鏈連接，然后操作手拉葫蘆，將底鏈拉出。將底鏈繞過機尾傳動部保留3-5m，留在機尾上方。

（3）利用絞車和使用手拉葫蘆將對接處的支架拉至指定位置，然后將準備好的溜槽運至對接處，連接好底鏈，與延長段的溜槽進行對接。

（4）對接好后，開始鋪設上鏈，用絞車拉上鏈。使用錨鏈、連接環與絞車鋼絲繩連接好上鏈，逐段將上鏈拉到機尾多余出的大鏈處，鋪全上鏈，利用連接環將上鏈鏈成一體。

（5）溜子上鏈鋪設完畢后，上齊溜槽之間的連接裝置，進行試運轉。

（6）待工作面溜子正常運轉2～3圈后，再將溜槽與支架的連接裝置上齊。

（7）拆開溜子大鏈時，施工方法如下：

①、在合適的拆鏈位置處兩端靠近刮板位置各支設一根朝向機頭或機尾的液壓單體支柱。②、單體支柱的底部必須固定牢固，并用防倒繩套拴牢單體支柱。③、單體支柱底部頂住刮板，另一端頂住支架頂部凹槽，支柱底部與刮板之間加墊防滑木楔。④、將注液槍接至支架操作閥備用接口上，當支柱受力后注液槍停止供液，然后將操作閥手把打至零位，把注液槍扳機固定至“供液”狀態，利用支架操作閥進行“遠程操作”，操作人員距離所支設的支柱不能低于5m，躲離單體支柱滑脫所波及的范圍，并嚴禁人員在此范圍行走。⑤、待拆鏈位置處連接環兩側的鏈條有余量時，停止供液，將操作閥手把打至零位，打好閉鎖，施工人員拆開上鏈。

（8）調整支架

①、工作面溜槽對接完畢后，可能會出現支架與溜槽不能正常連接，為保證支架與溜槽的連接，需對工作面個別支架進行調整。②、可使用支架側護板和底調配合進行調架。③、調整支架過程中出現支架架間隙超過規定時，必須及時伸出側護板；若伸出側護板后不能滿足要求時，必須及時將相鄰支架上（下）調至合適位置，保證架間隙不超規定；因調整支架需降架時，以不超過相鄰支架側護板高度的2/3為準，按照此方法直至將出現與溜槽不能正常連接的支架調整完畢。

4、過延長段

當工作面安裝正常后，按正規循環進行推進，原材料巷約3-4個支架貫通，輔運斜巷段約8-9個支架貫通。每個循環必須提前拉出貫通點的支架，并打出片幫支撐頂板。如果貫通點頂板有跨落現象時，必須及時在支架頂梁上插梁支護空頂，插梁的另一端支護單體液壓支柱，保證順利通過延長段。

四、結束語

大采高綜采工作面切割延長工藝的重點主要包括以下幾點：

①、延長前的巷道頂板加固維護；

②、延長對接前工作面機尾尺寸的控制；

③、機尾設備的拆移、安裝，溜槽的對接；

④、回采延長段時的初采初放。

其中的難點就在于巷道頂板的維護以及延長對接前工作面機尾尺寸的控制。對于大采高綜采工作面，頂板壓力大，更應注意加強頂板的維護。而決定延長對接的成功與否，機尾尺寸的控制就顯得尤為重要。18105大采高綜采工作面全部采用了國產裝備，該面的順利延長對我國大采高綜采工作面具有一定的研究和指導意義。