特厚煤層大采高綜放工作面重型設備綜遷工藝

楊玉亮 李永明 徐祝賀（山西大同大學煤炭工程學院,山西省大同市,037003）

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特厚煤層大采高綜放工作面重型設備綜遷工藝

楊玉亮 李永明 徐祝賀
（山西大同大學煤炭工程學院,山西省大同市,037003）

摘要塔山礦為了實現工作面設備的安全、快速、高效搬遷,優化搬遷工藝,將國內首臺大型液壓支架回撤吊車與無軌膠輪搬運車配套使用,代替回柱絞車等傳統設備,實現工作面的綜合機械化搬遷。該工藝簡化了搬遷設備運行系統,消除了傳統搬遷工藝中鋼絲繩斷繩、跳繩引發的事故及隱患。搬遷歷時20 d,較以前時間縮短50%,極大地提高了設備搬遷效率。

關鍵詞大采高綜放工作面 工作面設備 綜合機械化搬遷 支架回撤吊車

同煤集團塔山礦是國內設計生產能力最大、年產1500萬t的特大型礦井之一,工作面采用大采高綜放一次采全厚的開采技術,其工作面裝備總質量約為8000 t。近年來,塔山礦大量使用無軌膠輪支架搬運車及多功能車整體搬運工作面三機及設備列車等機電設備,基本上實現了重型設備的機械化搬遷。但是由于液壓支架的回撤沒有成熟的機械化拖移設備,從抽架、調向、拉架整個過程用回柱絞車完成,搬運工序復雜、安全系數低、用工時多,同時無軌膠輪支架搬運車無法實現點對點運輸方式,影響其潛力的發揮。為了實現液壓支架安全快速搬遷,該礦與美國帕提特礦山設備有限公司共同研發了支架回撤吊車,吊車具有穩定性強,牽吊力大、擺動可靠、動作靈活、爬坡能力強、適應性好、撤架速度快等特點。只需一位駕駛司機,一位輔助操作工即可回撤起吊0～85 t重量的支架及井下其他重型設備。該支架回撤吊車與無軌膠輪支架搬運車配套使用,實現了工作面重型設備的全部機械化搬遷,稱為綜合機械化搬遷。并在塔山礦8107工作面首次成功地進行了工業性試驗。液壓支架回撤吊車如圖1所示。

1　塔山礦8107工作面概況

塔山礦8107工作面位于一盤區中部,東鄰8106工作面已回采結束,南與1070回風巷為界, 與1070帶式輸送機巷、輔運巷聯通,西為8108工作面正在回采,北至口泉鐵路保護煤柱,工作面布置如圖2所示。8107工作面采用單一走向長壁后退式綜合機械化低位放頂煤采煤方法,工作面長度為207 m,推進長度為2478.5 m,煤厚平均12.88 m,機采高度4m,放煤高度8.88 m,采放比為1∶2.22。綜放工作面配套設備見表1。

圖1　液壓支架回撤吊車

圖2　8107工作面位置圖

表1　綜放工作面主要機電設備參數

2　回撤通道設計

塔山礦8107工作面煤層埋藏深度較淺,煤層和頂板比較堅硬,礦壓顯現劇烈,頂板來壓強度大。采用預掘回撤通道存在煤壁大范圍片幫、巷道頂板下沉等圍巖嚴重變形現象,阻礙正常的設備回撤工作,快速回撤難以實現。唯有快速掘出回撤通道方能使設備安全撤出。采用采煤機擴幫自開回撤通道,使回撤空間成為13.17 m寬的大斷面,即采煤機自掘回撤通道法。

2.1合理停采位置選擇

根據8107工作面超前支承壓力的影響范圍、工作面礦壓顯現規律、帶式輸送機大架長度、設備列車的長度和相鄰工作面的停采經驗等確定8107工作面2107巷停采線位置距離1070回風巷里幫175 m,5107巷停采線位置距離1070回風巷里幫193 m,從而形成回撤通道。

2.2回撤通道支護設計

回撤通道采用錨桿＋錨索＋鋼帶＋鋼梁＋雙層金屬網聯合支護。工作面推進到距離停采線20 m 時,在支架后掩護梁上方的煤體上開始鋪設雙層菱形金屬網,金屬網由8＃鐵絲編制,網孔50 mm× 50 mm,然后采用?22 mm×2500 mm錨桿加W鋼帶進行固網,錨桿間距為1.75 m。在距離停采線10.8 m處,使用錨索＋鋼帶＋鋼梁進行固網,錨索排距0.8 m,從采空區到煤壁方向共打14排。第一、二、三、五、七排使用規格?17.8 mm× 4300 mm鋼絞線錨索加W鋼帶,間距1.75 m。第四、六、八排使用規格?17.8 mm×8300 mm鋼絞線錨索加4 m長、11＃礦用工字鋼,間距1.75 m。第九排到十四排交替使用規格?17.8 mm×4300 mm和?17.8 mm×6300 mm鋼絞線錨索加W鋼帶,間距0.875 m,如圖3所示。

為了確保回撤通道支護質量,在工作面機道范圍內打兩排組合錨索,兩排錨索吊掛0.8 m長短節工字鋼,間排距為3.5 m×1.6 m。兩排分別布置在第十排與第十一排,第十二排與第十三排之間。組合錨索由1根規格為?17.8 mm× 10300 mm且垂直頂板布置及兩根規格為?17.8 mm×8300 mm且對角布置的錨索組成,使用規格為600 mm×600 mm×16 mm組合托盤。在工作面機道頂板與煤壁相交處,打設一排角錨索,錨索規格為?17.8 mm×3300 mm,吊裝0.8m工字鋼梁,排距1.75 m。煤幫支護采用規格為?22 mm× 2000 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,配合8＃鐵絲編織的、網孔為50 mm×50 mm的菱形金屬網進行支護,每排4根,間排距為0.9 m×1m,第一排錨桿距頂板0.3 m,托板使用450 mm×280 mm× 5 mm的W鋼帶,加120 mm×120 mm×10 mm高強度預應力拱形托盤。

圖3　回撤通道支護方式

3　重型機械設備的搬遷

3.12107巷機械設備的搬遷工藝

（1）可伸縮帶式輸送機及自移機尾搬運。先拆卸帶式輸送機膠帶卷成若干卷,由3 t防爆叉車裝車;再拆卸托輥架、托輥、增高架,直接人工裝車;然后拆卸驅動滾筒、電機、儲帶機構、轉向架、儲帶架、拉緊裝置及卷帶裝置,拆卸后用3 t防爆叉車運出至裝車點。最后拆卸膠帶自移尾,解體后分三節用ED40鏟車運出。

（2）轉載機、破碎機搬運。先將轉載機刮板部分拆除,鏈條拆出后由防爆運料車整體運出;然后再將轉載機從頭到尾依次解體為機頭、溜槽及機尾,解體后分別用7 t防爆叉車運出。破碎機整體起吊,用U型支架搬運車運出。

（3）設備列車搬運。首先拆除移動變電站、液壓泵站、開關及集中控制設備的電纜和控制線路,拆除后將電纜運出,然后將設備列車內各設備由支架搬運車運出。

3.2工作面機械設備的搬遷

（1）工作面前部刮板輸送機搬運。拆卸鏈條、前部刮板輸送機機尾及減速器;再拆卸變線溜槽與中部溜槽;最后拆卸前部刮板輸送機及減速器。所有設備起吊后由7 t防爆叉車運出。

（2）采煤機搬運。采煤機需在斷電之前解體成機尾截割部、機身、機頭截割部3個部分,將采煤機機身連同采煤機底部溜槽一起,裝上2輛支架鏟運車運出地面,井下運輸和地面運輸一樣,如圖4所示。截割部也由支架鏟運車運出。

圖4　2輛支架鏟運車搬運采煤機

（3）工作面后部刮板輸送機搬運。工作面后部刮板輸送機的搬遷工藝和前部刮板輸送機一樣。

（4）支架搬運。第一步撤端頭支架。在拆卸前將端頭支架各部進行編號。編號后將后部刮板輸送機機尾向后移1 m,然后用單體液壓支柱或木柱支設端頭支架左側頂梁,將左側立柱降下且拆除立柱,用吊鏈與防爆叉車配合將左側頂梁、左側底座運出,右側頂梁、立柱、底座拆運與左側相同。第二步撤過渡支架。將刮板輸送機尾的3臺過渡支架2＃、3＃、4＃直接用支架回撤吊車撤出。為防止刮板輸送機尾處頂板下沉,在支架原頂梁處靠采空區側打5個“井”形木垛支護頂板。第三步用支架回撤吊車搬運中間普通支架,見圖5。將5＃、6＃普通支架用支架回撤吊車旋轉90°順機道方向擺正,作為雙掩護支架,距煤壁1.8 m,兩個掩護支架間距1.5 m,在6＃支架采空區側鋼梁下方支設兩排單體液壓支柱,排間距0.8 m×0.5m,共計16根。支架從刮板輸送機尾到機頭方向依此撤出,降架采用鄰架操作。將支架回撤吊車開到被撤支架前,用吊車上的鉤子鉤在支架座箱起吊孔上,然后將支架降到最低。拆除與鄰架的管路后用支架回撤吊車將支架拉出,支架被拉出一定距離以后,將支架調向繼續拉出20 m后將支架放置在距煤壁1 m 處,然后用U型支架搬運車裝車出井。工作面支架回撤吊車搬運支架如圖6所示。

圖5　工作面支架搬運示意圖

圖6　支架回撤吊車搬運支架

4　結語

塔山礦8107工作面搬遷工作歷時20 d,安全快速地完成了全部重型設備的搬遷,保證了復雜地質條件13.17 m、寬大斷面空間下重型設備搬運作業的安全,實現了超厚煤層大采高綜放工作面總重量約8000 t的重型裝備整體長距離安全搬遷,極大提高了設備的搬遷效率。

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（責任編輯張毅玲）

Comprehensive relocation process of heavy equipment in fully mechanized caving face with large mining height in extra thick seam

Yang Yuliang,Li Yongming,Xu Zhuhe
（School of Coal Engineering,Shanxi Datong University,Datong,Shanxi 037003,China）

AbstractIn order to realize the safe,fast and efficient equipment relocation in the face and optimize the relocation process in Tashan Coal Mine,the first large-scale hydraulic support removing crane in China and trackless rubber truck were used together instead of the traditional equipment such as prop pulling hoist,and the fully mechanized relocation was achieved in the face. The process simplified the equipment relocation system and eliminated the accidents and hidden dangers in the traditional relocation process such as steel wire rope breaking and skipping. The fully mechanized relocation process lasted 20 days,which was 50%earlier than before and greatly improved the efficiency of equipment relocation.

Key wordsfully mechanized caving face with large mining height,face equipment,fully mechanized relocation,hydraulic support removing crane

作者簡介:楊玉亮（1988－）,男,山西朔州人,碩士,助教,2014年畢業于中國礦業大學。主要從事采礦專業教學和礦山壓力控制方面的教學與研究工作。

中圖分類號TD421.8

文獻標識碼A