大采高綜采工作面快速安裝工藝研究

李國(guó)友

（中煤新集能源股份有限公司 板集煤礦，安徽 利辛 236744）

1 概況

（1）工作面情況。中煤阜陽(yáng)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)年產(chǎn)量5Mt，該礦121304工作面切眼位于西翼13-1采區(qū)內(nèi)，采用綜放工藝，回采的13-1煤層直接頂主要為泥巖層和細(xì)砂巖層，泥巖層裂隙發(fā)育，局部較松軟，煤層厚約4.5m，煤層傾角3～10°，此工作面為刀把工作面。工作面設(shè)備明細(xì)見(jiàn)表1。

（2）巷道及切眼布置。121304工作面風(fēng)巷長(zhǎng)972m（里切眼中到停采線(xiàn)），機(jī)巷長(zhǎng)937m（里切眼中到停采線(xiàn)），切眼長(zhǎng)度為兩巷中對(duì)中350m，里切眼254m，外切眼96m，兩切眼聯(lián)巷281m，切眼最大坡度11°，最小坡度6°。風(fēng)機(jī)巷均錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。

工作面安裝ZZ13000/27/60D型號(hào)的支架需要切眼凈寬9.5 m（設(shè)計(jì)切眼掘進(jìn)寬度5.0m，刷擴(kuò)寬度4.5m），凈高4.8m，斷面45.6m2，如此大的斷面對(duì)于支護(hù)來(lái)說(shuō)是非常困難的，特別是阜陽(yáng)礦業(yè)有限公司屬于千米深井開(kāi)采，地壓大，大斷面巷道施工將是需要首要解決的難題。

2 工作面切眼刷擴(kuò)技術(shù)

經(jīng)研究，采取合理的支護(hù)方式，同時(shí)進(jìn)行切眼刷擴(kuò)與綜采設(shè)備安裝工作，不但保證了安裝工期與施工進(jìn)度，而且解決了支護(hù)困難問(wèn)題。先使用綜掘機(jī)在切眼進(jìn)行刷擴(kuò)，刷擴(kuò)到40m時(shí)開(kāi)始安裝支架。

（1）出貨系統(tǒng)選擇。刷擴(kuò)過(guò)程中需要將綜掘機(jī)刷擴(kuò)煤運(yùn)出工作面，同時(shí)工作面里面出貨系統(tǒng)還不能影響工作面支架、運(yùn)輸機(jī)的安裝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，工作面刷擴(kuò)出貨采用40T鏈板機(jī)在刷擴(kuò)后30m范圍內(nèi)將運(yùn)輸機(jī)適當(dāng)向煤壁側(cè)彎曲，彎曲后切眼空間能夠滿(mǎn)足安裝支架和運(yùn)輸機(jī)的需要。鏈板機(jī)及運(yùn)輸機(jī)安裝示意見(jiàn)圖1。

（2）刷擴(kuò)期間支護(hù)。工作面刷擴(kuò)采用錨網(wǎng)索+M鋼帶聯(lián)合支護(hù)方式，即采用錨桿、錨網(wǎng)、鋼帶、錨索+M型鋼帶（縱向鋪設(shè)）支護(hù)方式，錨網(wǎng)采用單層網(wǎng)。幫部采用錨桿支護(hù)，頂板采用錨索支護(hù)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，工作面刷擴(kuò)期間刷擴(kuò)迎頭距離安裝支架之間距離控制在30～40m之間，刷擴(kuò)與安裝支架之間不會(huì)相互影響，同時(shí)30～40m距離可以保證40T鏈板機(jī)能夠在設(shè)備彎曲程度范圍內(nèi)向煤壁側(cè)挪移。由于切眼刷擴(kuò)后斷面較大，在安裝支架與刷擴(kuò)迎頭支架打設(shè)一個(gè)木垛支護(hù)頂板。

圖1 工作面出貨系統(tǒng)布置圖

3 支架運(yùn)輸

3.1 運(yùn)輸設(shè)備的選擇

采用單軌吊運(yùn)輸方式運(yùn)輸支架。

3.2 巷道高度的確定

為便于支架安裝時(shí)的頂板控制，同時(shí)方便在切眼的單軌吊運(yùn)輸支架，設(shè)計(jì)切眼掘進(jìn)寬度5.0m，刷擴(kuò)寬度4.5m，切眼高度的確定參照如下公式：

H=（L+S）×γ=（2.8+1.4）×1.2=5.0m

其中：

H-末采采高及撤架通道高度，m；

L-支架最低高度，取2.8m（端頭支架）；

S-單軌吊高度，取1.4m；

γ-安全系數(shù)，取1.2。

經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)切眼高度不低于5.0m。

3.3 單軌吊參數(shù)及校核

運(yùn)輸解體支架采用八驅(qū)單軌吊，運(yùn)輸整體支架采用十驅(qū)單軌吊，單軌吊參數(shù)見(jiàn)表2，工作面設(shè)備解體后重量明細(xì)見(jiàn)表3。經(jīng)驗(yàn)算，單軌吊機(jī)車(chē)牽引力、單軌吊軌道承載能力與單軌吊連接件承載能力均滿(mǎn)足需要。

表2 單軌吊參數(shù)表

表3 綜采設(shè)備分解后重量明細(xì)

4 支架組裝

傳統(tǒng)的支架組裝工藝采用風(fēng)動(dòng)葫蘆組裝，操作繁雜，且不能充分利用解體間車(chē)場(chǎng)。采用液壓支架組裝裝置簡(jiǎn)化的解體工藝。液壓支架組裝裝置為框架結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2），由底座、支撐缸、支撐缸套筒、跑車(chē)架、跑車(chē)構(gòu)成。跑車(chē)架由四根橫梁、四組支撐缸套筒通過(guò)銷(xiāo)軸、小斜拉撐連接而成。支撐缸活柱插入支撐缸套筒，外缸坐入底座，并通過(guò)兩邊的大斜拉撐形成整體框架。

圖2 液壓支架組裝裝置示意圖

跑車(chē)為兩半結(jié)構(gòu)，通過(guò)四塊連接板、若干螺栓、螺母連成整體，跑車(chē)含四件行走輪，整體坐于跑車(chē)架上方，通過(guò)兩根控制油缸實(shí)現(xiàn)跑車(chē)的左右移動(dòng)。跑車(chē)上含四組上層控制油缸，兩組下層控制油缸及六組固定鏈輪座。其中上層控制油缸由兩根ZZ7600伸縮千斤頂改制后串聯(lián)而成，由其驅(qū)動(dòng)鏈輪（其中鏈輪軸兩端安裝有自潤(rùn)滑軸套）在預(yù)定軌道中行走，以控制起吊鏈的升降。下層控制油缸（對(duì)應(yīng)軌道上安裝有自潤(rùn)滑滑板）也是由一根ZZ7600伸縮千斤頂改制而成，該油缸的作用是調(diào)節(jié)兩組起吊鏈之間的距離，以適應(yīng)不同的起吊要求。每組固定鏈輪座分別對(duì)應(yīng)不同的起吊鏈位置，可根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行選擇。支撐缸由ZZ9200立柱改制而成，二級(jí)行程作廢，即活柱伸出來(lái)后將不能收回。

4.1 流水線(xiàn)組裝支架

由于組裝支架工序繁瑣，需要將組裝支架工序分解形成流水線(xiàn)作業(yè)。

由于安裝支架四個(gè)立柱所需要的高度不高，在組裝間車(chē)場(chǎng)位置的高度足夠組裝四個(gè)立柱高度，因此在吊裝硐室前大約10m位置組裝四個(gè)立柱，采用兩個(gè)10T的風(fēng)動(dòng)葫蘆組裝四個(gè)立柱，然后利用車(chē)場(chǎng)的小8T絞車(chē)導(dǎo)入吊裝間支架起組裝置下方，再利用支架起組裝置組裝支架。

4.2 使用液壓支架組裝裝置組裝支架

采用液壓支架組裝裝置能夠充分利用組裝間地軌主道、副道，將底座放在主道上，需要組裝的尾梁、前梁等放在副道上，通過(guò)支架組裝裝置將立柱、尾梁、前梁按照組裝先后順序吊到底座上組裝，避免了使用風(fēng)動(dòng)葫蘆反復(fù)使用慢絞倒車(chē)的現(xiàn)象，提高了組裝效率。

4.3 支架組裝工序

組裝前準(zhǔn)備（檢查設(shè)備完好情況、準(zhǔn)備專(zhuān)用工具等）→在吊裝硐室前使用風(fēng)動(dòng)葫蘆將四個(gè)立柱組裝→將組裝好立柱的支架底座平板車(chē)用小8T絞車(chē)導(dǎo)入吊裝間支架組裝裝置下方→操作控制閥將放在副道上的支架尾梁和頂梁吊到主道上組裝→組裝各種支架管路→使用小8T絞車(chē)導(dǎo)入單軌吊起吊平臺(tái)。支架組裝流程示意見(jiàn)圖3。

圖3 支架組裝流程示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

121304綜采工作面采用切眼刷擴(kuò)與設(shè)備安裝同步化、單軌吊運(yùn)輸支架、流水線(xiàn)組裝支架、使用支架組裝裝置組裝支架，提高了勞動(dòng)效率，使得千米深井大采高工作面設(shè)備快速安裝得以實(shí)現(xiàn)。