大傾角中厚煤層綜采工作面安裝工藝與安全管理實踐

袁興祿

摘 要：大傾角中厚煤層綜采工作面不但傾角較大，而且設備體積大、質量大，在設備安裝和安全管理方面均有較大的難度。以南桐煤礦7403下段工作面綜采設備的安裝情況為例，在安裝工藝和安全管理方面總結出一套有針對性的解決方法，以期為相似工作面的安裝提供參考和借鑒。

關鍵詞：綜采工作面；設備安裝；安全管理；安裝工藝

中圖分類號：TD823.21 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.104

隨著煤礦機械化、自動化、智能化和信息化建設的不斷推進，西南地區大傾角中厚煤層條件下的綜合機械化采煤設備被廣泛應用。在具體工作中，不僅大傾角綜采工作面與近水平工作面的傾角比較大，而且中厚煤層的綜采設備與薄煤層相比，體積、質量都很大，在設備安裝和安全管理方面也有較大的難度。如果不采取有效的措施，極易發生提升運輸、設備下滑和人身傷害等事故。因此，總結、研究大傾角條件下綜采設備的安裝工藝和安全管理情況，對保障礦井安全生產，充分體現大傾角綜采高產、高效的優勢有十分重要的意義。

1 工作面概況

1.1 地質情況

7403N下段工作面是該礦首個大傾角中厚煤層綜采工作面。工作面位于該礦北翼三采區，上部7403N上段、南面7403S下段均回采完畢。該面布置走向長414 m，傾斜長187 m，煤層厚度1.4～4.2 m，傾角36°～40°。

1.2 安裝切眼概況

7403N下段工作面安裝切眼為矩形斷面，掘進方式為跟頂掘進，成型方式為部分成巷然后進行刷巷成型。開切眼的參數為6 000 mm×2 500 mm（寬×高），支護方式為錨桿、錨索、單體液壓支柱支護。

1.3 設備選型情況

液壓支架為ZQY4000/15/37型，115架；運輸機為SGZ-730/320型，1架；采煤機為MG250/630-AWD（1.14 kV），1臺。

2 絞車提升能力和鋼繩安全系數驗算

2.1 校核絞車提升能力

在工作面切眼上口布置安裝硐室（寬4.0 m×深6.0 m×高2.0 m），安裝2臺JSDB-16型雙速絞車，絞車基礎采用錨桿、地錨和單體液壓支柱固定，在切眼安裝提升支架和設備時使用。絞車牽引力F為280 000 N，配用6×7FC-Φ28的鋼繩，破斷拉力P為509 000 N，則絞車受到的最大拉力為：

Fmax=M（sinα+f1cosα）g+qLg（sinα+f2cosα）. （1）

式（1）中：Fmax為絞車所受最大拉力，N；M為提升最大質量，取15 100 kg（液壓支架14 000 kg，平板車1 100 kg）；g為重力加速度，9.8 N/kg；q為鋼繩每米質量，取2.83 kg/m；L為鋼繩長度，取170 m；α為切眼傾角，取36°；f1為平板車阻力系數，取0.01；f2為鋼繩阻力系數，取 0.2.

將相關數值代入式（1）中可得：Fmax=91 711 N。

因為Fmax=91 711 N

2.2 校核鋼繩安全系數

鋼繩的安全系數為：

Ma=P/Fmax. （2）

式（2）中：Ma為鋼繩的安全系數；P為鋼繩破斷拉力，509 000 N；Fmax為絞車所受最大拉力，N。

將相關數值代入式（2）中可得：Ma=509 000/91 711=5.5.

由于同時采用兩臺絞車提升，兩根鋼繩型號相同，鋼繩安全系數為2×5.5>6.5，所以，鋼繩安全系數滿足要求。

3 安裝工藝

3.1 安裝順序

在安裝第一架排頭支架前，先將運輸機機頭架下放到煤壁超前排固定好，待安裝好3架排頭架后即可安裝機頭架。同時，利用支架平板車下放運輸機中部槽與支架同步安裝，并保證超前支架中有2塊中部槽。當支架安裝到距上出口15～20 m處時，停止安裝，待采煤機安裝完成后，再安裝剩下的支架和運輸機機尾部分，并敷設刮板和圓環鏈。工作面設備安裝布置情況如圖1所示。

3.2 支架安裝

在安裝支架時，要注意以下幾點：①支架自下而上逐架安裝，安裝順序為，支架運至切眼上口→下放到位后→卸車→旋轉調正→升架達到初撐力→打開側護板。②支架轉運到工作面切眼上口組裝完畢后，將2#絞車鋼繩與平板車前端連接，1#絞車鋼繩通過730運輸機鏈條、25T卸扣配合與支架底座、前探梁前端連接。支架采用豎放方式，方向為前探梁向上，底座向下。③將平板車推至切眼上口處，1#、2#絞車松繩，下放支架，1#絞車控制支架下放速度，2#絞車鋼繩穩固平板車，作為保險繩使用。④用1#絞車把支架下放到距安裝點3 m的位置（2#絞車同步松繩），收緊1#絞車鋼繩，放松2#絞車鋼繩，卸去支架與平板車M30的聯接螺栓和繩扣，并收緊2#絞車鋼繩，松1#絞車鋼繩使平板車與支架分離，并用1#絞車將支架下放至安裝位置。⑤用鏈條或繩扣把平板車固定在上方軌道上，防止下滑，拆除2#絞車鋼繩與平板車的連接裝置，將2#絞車鋼繩與支架前探梁用730運輸機鏈條、25T卸扣可靠連接，并收緊2#絞車鋼繩。采用片閥引出的方式遠距離（大于3 m）控制支架，支架頂梁距離頂板不得大于200 mm。⑥拆除1#絞車鋼繩，將其通過導向滑輪與支架前探梁尾部連接，拖拉支架使其尾部平行貼近于南幫。同時，2#絞車鋼繩下放，2臺絞車相互配合將支架由南向北旋轉調正。在調向過程中，可以使用單體液壓支柱推、抵支架底座輔助調向。支架調向過程如圖2所示。⑦支架調正且垂直于煤壁后，遠距離控制升起支架達到初撐力（待支架安裝完后再改為鄰架操作），并打開支架側護板，撤除1#、2#絞車鋼繩。

3.3 運輸機安裝

在安裝運輸機時，要注意以下幾點：①運輸機的安裝順序為，機頭部（下）→機頭過渡槽→中部槽→機尾過渡槽→機頭部（上）→刮板鏈→收鏈→試車。②在此過程中，要先將運輸機機頭架用繩扣在專用平板車上捆綁牢固，用1#絞車鋼繩連接平板車，2#絞車鋼繩用Φ18.5 mm繩扣或40T鏈條連接在機頭架上作副繩，沿切眼軌道下放到安裝地點。當機頭架下放至距安裝點3 m時，收緊2#鋼繩，放松1#鋼繩，卸去機頭架與平板車的捆綁繩扣，用1#鋼繩把平板車向上拉，使之與機頭架分離，然后用鏈子或繩扣把平板車固定在上方軌道上，防止下滑，之后再用1#鋼繩繞過下方安裝在支架上的導向滑輪上，把溜子機頭架拉到安裝點調正，并與1#排頭支架推溜桿相連接。運輸機中部槽、機尾架的安裝方法同上。運輸機運輸安裝過程如圖3所示。③運輸機中部槽先延伸至切眼上口平巷段5～10 m，待采煤機安裝完后再縮撤至機尾架安裝位置，然后安裝機尾架、減速器和電機，并敷設刮板鏈。在安裝面槽刮板鏈時，將刮板鏈卡在機尾鏈輪上，點動鏈輪帶動刮板鏈。在安裝底槽刮板鏈時，點動機尾鏈輪將面槽刮板鏈反向灌入底槽。但是，在操作時，要注意配合使用好剎車。

3.4 采煤機安裝

在安裝采煤機時，要注意以下幾點：①安裝順序為，右牽引部→電控箱和調高泵箱→左牽引部→→右搖臂→左搖臂→右滾筒→左滾筒→附屬裝置。②采煤機井下運輸分解為五段，即右牽引部、電控箱、調高泵箱、左牽引部、左右搖臂。 ③將左右搖臂和滾筒下放至機窩固定好，機窩距切眼上口15 m，斜長15 m，寬1.4 m，高2 m。④在切眼上口平巷段將右牽引部、電控箱、調高泵箱、左牽引部用4條液壓拉杠和高強度螺栓聯結成一個剛性整體，通過導向滑行裝置固定在運輸機銷軌和鏟煤板上。接通電源后，機身通過自身行走機構沿運輸機下行至安裝位置固定好。⑤將左右搖臂分別與機身鉸接，左右搖臂的小支臂耳與調高油缸活塞桿鉸接。⑥將油管、水管與千斤頂和有關部位接通，并接通電源、水源等。⑦將左右2個滾筒分別安裝到搖臂上，并安裝附屬裝置。⑧采煤機安裝結束后要全面檢查，加足各部位油脂、上齊截齒、完善噴霧冷卻系統后即可試運轉。

4 安全管理

4.1 防止人員傷害措施

在工作過程中，防止人員傷害的主要措施有以下幾項內容：①大傾角工作面人員站位、上下行走和運料都十分困難，所以，可在安裝支架一側鋪設木制人行梯步和護繩，將護繩固定在支護有效的支柱把手上，以防人員摔傷；②在安裝設備和支架時，切眼下口要設警戒，禁止人員在下口行走、停留，防止切眼上方大塊煤矸和物料下滑傷人；③在運輸設備時，切眼內所有人員要避開繩道撤至安全地點，車輛下方和軌道兩側嚴禁有人。④使用單體液壓支柱調架、推抵重物時，要遠距離操作，遠距離供液，人員要站在支柱崩出時波及不到的地方，防止支柱崩出傷人。

4.2 防止軌道下滑和支架車失穩措施

防止軌道下滑和支架車失穩的措施有以下3項：①切眼內軌道枕木掏底100 mm以上埋設，道枕兩端用木板和釘子將道枕連為整體，軌道每隔15 m用2根Φ9.3 mm鋼繩固定在切眼原有支柱上，以防枕木和軌道下滑。②在上切眼口設計、制作雙液壓缸起吊工具，液壓缸用專用錨桿或錨索固定，用2個換向閥分別控制，以便平衡調整起吊設備的重心和高度。起吊中心應與鐵道中心重合。③設計、制作支架運輸專用平板車，在平板車四角各加工1個Φ30螺孔用以固定支架。支架使用專用平板車整體裝車吊裝時，要確保支架重心與平板車重心重合，防止發生偏載失穩的情況。

4.3 防止設備下滑措施

防止設備下滑主要可以采取以下措施：①在安裝第一架支架時，切眼要在離切眼下口以上3 m處打2個大底座或雙排密集單體支柱，防止支架下滑或倒架。在支架安裝結束后，將機頭前3臺支架的底座前后各安裝1個防倒、防滑千斤頂，并將其連成一體。對于工作面的其他部位，每隔15架上方相鄰3臺支架也安設防倒、防滑千斤頂，同樣連接為一體。②在安裝輸送機時，每安裝8節溜槽向上斜頂1根單體支柱，同時，在機頭位置頂著機巷下幫橫打2根單體支柱向上頂機頭，防止機頭下竄。輸送機主要是利用安裝于支架底座推溜桿下方的防滑千斤頂防滑。③在安裝采煤機時，要在導向滑靴下側的齒軌銷之間插上停機插銷，防止其下滑。

參考文獻

[1]馮金戰，楊俊青，張中福.大傾角綜采工作面安裝技術與安全管理[J].煤礦現代化，2004（6）.

[2]郭海明.大傾角綜采工作面安裝技術實踐[J].能源與節能，2014（3）.

〔編輯：白潔〕