綜采工作面快速跳切眼技術(shù)應(yīng)用研究

董 杰

（平頂山天安煤業(yè)香山礦有限公司，河南 平頂山 467000）

本文以香山煤礦戊9-10-22200綜采工作面為工程對象，研究瓦斯綜采工作面快速跳切眼的制約因素，采取優(yōu)化勞動組織、優(yōu)化施工工藝、優(yōu)化組織措施、技術(shù)措施和經(jīng)濟(jì)措施等方法，實現(xiàn)采面安全快速的跳眼兒搬家，對提高煤礦生產(chǎn)安全性具有重要意義。

1 工程地質(zhì)概況

香山煤礦戊9-10-22200綜采工作面有效走向長1852m，斜長185m，煤層賦存穩(wěn)定，平均煤厚2.4m，平均傾角13°，瓦斯相對涌出量為3.62m3/t，絕對涌出量為2.44m3/min，煤塵爆炸指數(shù)38.36%，屬于有爆炸危險性煤層。綜采工作面直接頂為泥巖，厚度1.3m，呈灰色、深灰色塊狀，老頂為砂質(zhì)泥巖，厚度2m，呈深灰色塊狀。工作面采用ZY4100-14/30型掩護(hù)式支架，最大控頂距3.8m，最小控頂距3.2m。目前，采面跳切眼時已推進(jìn)1242m，剩余640m，平均傾斜長181m。由于受斷層影響，該采面20～50架出現(xiàn)全巖段，開采期間需要進(jìn)行爆破，安全系數(shù)較低。該工作面進(jìn)入變化帶后地質(zhì)條件復(fù)雜，機(jī)風(fēng)巷共揭露斷層2條，對回采有較大影響。這兩條斷層中，機(jī)巷為落差8m的斷層，掘進(jìn)時風(fēng)、機(jī)巷沿走向揭露全巖石巷道100m，預(yù)計機(jī)巷斷層在走向方向影響采面300m左右。

2 快速跳切眼制約因素分析

綜采工作面跳切眼工程龐大，需要回收和安裝的設(shè)備多，工序復(fù)雜，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能影響整個跳切眼工作的進(jìn)度，綜采工作面跳切眼影響因素示意圖如圖1所示。因此，通過對人、機(jī)、環(huán)、料、工藝等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，尋找影響跳切眼進(jìn)度的因素，制定合理的解決方案，可以一定程度上杜絕人、機(jī)、環(huán)、料等因素對跳切眼速度的影響，提高跳切眼速度。

（1）人的因素

戊9-10-22200綜采工作面職工高達(dá)140多人，職工文化程度不同，業(yè)務(wù)技能參差不齊，如果不能合理的進(jìn)行勞動組織分配，將會對跳切眼工作造成很大的影響，甚至可能因一個環(huán)節(jié)人員出問題影響整個跳切眼進(jìn)度。

圖1 綜采工作面跳切眼影響因素

（2）機(jī)的因素

綜采工作面跳切眼需要回收和安裝的設(shè)備多，重量大，體積大，安裝和回收工序復(fù)雜而且井下空間有限，制約著設(shè)備的外運、存放和安裝，合理安排設(shè)備回收和安裝順序?qū)υO(shè)備的回收、存放和安裝產(chǎn)生很大影響。

（3）環(huán)境因素

① 由于受斷層影響，該采面20～80架出現(xiàn)全巖段。該工作面進(jìn)入變化帶后地質(zhì)條件復(fù)雜，機(jī)風(fēng)巷共揭露斷層2條，對回采有較大影響，且隨著推進(jìn)采面全巖段有逐漸加長的趨勢。

② 工作面煤塵有爆炸危險性，且停采期間，上隅角瓦斯?jié)舛茸罡哌_(dá)到0.56%，嚴(yán)重影響跳切眼期間的安全生產(chǎn)。

（4）工藝因素

綜采工作面跳切眼搬家是一個復(fù)雜龐大的工程，跳切眼期間涉及的設(shè)備多，物料多，工序多，工藝復(fù)雜，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者施工工藝不合理都有可能影響整個工程的施工進(jìn)度，甚至可能埋下安全隱患。

3 戊9-10-22200綜采工作面跳切眼施工工藝

傳統(tǒng)的安裝工藝是運輸機(jī)和液壓支架從里切眼機(jī)頭開始由下向上拆除后到外切眼從機(jī)頭開始安裝。這一方式設(shè)備拆除、安裝過程中的運輸路線較長，占用空間較大，占用跳切眼時間，運輸路線的加長也增加了不安全因素。因此，在技術(shù)設(shè)施設(shè)計過程中，采取提前進(jìn)新切眼，新、舊切眼平行作業(yè)；提前對新切眼進(jìn)行測量，計算采面所需總的支架數(shù)量，確保新切眼安裝時不缺少液壓支架；舊切眼液壓支架回收和新切眼安裝平行作業(yè)；運輸機(jī)機(jī)頭與過渡槽、變線槽、轉(zhuǎn)載機(jī)、移變列車、泵站免拆除整體外移，節(jié)約跳切眼時間，加快跳切眼進(jìn)度，提高了施工安全性。在新切眼安裝完畢后，距新切眼后5m內(nèi)機(jī)巷、風(fēng)巷分別打設(shè)2道永久密閉，對原切眼及采空區(qū)進(jìn)行封閉，以防瓦斯及自燃事故的發(fā)生。

3.1 里切眼綜采工作面的回收

（1）回收設(shè)備

戊9-10-22200綜采工作面有ZY4100-14/30型液壓支架98架、ZY4000-12/25型液壓支架28架、SGZ-764/750型刮板送輸機(jī)1臺、SZZ-764/200型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)1臺、MG250/601型雙滾筒采煤機(jī)1臺、BRW-200/31.5型乳化液泵2套、KBSGZY-1000/6型移動變電站1臺、KBSGZY-1250/6型移動變電站2臺以及組合開關(guān)、饋電開關(guān)、皮帶邊管、H架等。

（2）回收工序

①回收路線：采面及風(fēng)巷設(shè)備→風(fēng)巷→新切眼。

②回收順序：采煤機(jī)→運輸機(jī)→液壓支架→兩巷棚子。

3.2 外切眼綜采工作面的安裝

戊9-10-22200綜采工作面新切眼剩余可采長度380m，新切眼斜長180m，寬6.3m，高2.6m，平均傾角13°，切眼支護(hù)形式為錨桿、錨索、木垛聯(lián)合支護(hù)。

（1）設(shè)備安裝

先安裝采面運輸機(jī)，先把運輸機(jī)機(jī)尾擺放到指定位置并預(yù)留出運輸機(jī)機(jī)頭、過渡槽、變線槽位置，然后開始自下而上安裝中部槽子。待中部槽子安裝到30架時開始安裝采煤機(jī)，隨后，安裝剩余的槽子直至機(jī)尾。

（2）下車順序

運輸機(jī)→采煤機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)由機(jī)巷自移至新切眼，工作面搬家運輸路線如圖2所示。

圖2 工作面搬家運輸路線圖

3.3 跳切眼期間的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

新切眼貫通之后會導(dǎo)致風(fēng)流短路，新鮮風(fēng)會直接從機(jī)巷經(jīng)新切眼進(jìn)入回風(fēng)巷，或者風(fēng)流在新舊切眼之間形成循環(huán)風(fēng)，導(dǎo)致新鮮風(fēng)流無法進(jìn)入新切眼以里的巷道和舊切眼。因此，通過控制通風(fēng)斷面，在新切眼安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門，加裝風(fēng)機(jī)導(dǎo)風(fēng)確保了跳切眼期間通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

（1）里段回采收尾搬家時，回采收尾前在支架上掛網(wǎng)，并在網(wǎng)下拉上鋼絲繩，每0.6m一根繩。在回收搬家時，每隔5m打一個木垛，木垛之間每1m打木抬棚一架支護(hù)頂板，以確保采面有足夠的通風(fēng)斷面，確保采面通風(fēng)系統(tǒng)獨立完整性。

（2）在新切眼下口安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門，控制新、舊切眼風(fēng)量，確保通風(fēng)系統(tǒng)可靠。新切眼貫通之后新鮮風(fēng)會直接從機(jī)巷進(jìn)入回風(fēng)巷，會造成新切眼以里無風(fēng)或風(fēng)量不足，通過在新切眼下口安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門控制進(jìn)入新切眼的風(fēng)量，確保舊切眼有足夠的風(fēng)量滿足舊切眼生產(chǎn)需要。

（3）在新切眼靠里處安裝局部通風(fēng)機(jī)保證舊切眼的風(fēng)量在機(jī)巷新切眼下口向里的位置安裝一臺風(fēng)機(jī)向舊切眼壓入新鮮風(fēng)流，在風(fēng)巷新切眼上口向里的位置安裝一臺風(fēng)機(jī)抽出舊切眼里的污風(fēng)、瓦斯和有毒有害氣體，確保舊切眼空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，這樣采面兩切眼都具有獨立完整的通風(fēng)系統(tǒng)。新切眼貫通后，兩個切眼都可以形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)，滿足新、舊切眼安裝、回收的需要。

3.4 停采跳切眼期間的瓦斯治理

（1）工作面瓦斯涌出量測定

工作面機(jī)巷和風(fēng)巷超前10m各布置2個測站，工作面均勻布置4個測站，每測站分4個單元進(jìn)行測定，跳切眼期間的通風(fēng)系統(tǒng)示意圖、工作面停產(chǎn)期間瓦斯設(shè)點監(jiān)測示意圖如圖3所示。每個測站和測點單元利用便攜式瓦斯檢測儀進(jìn)行瓦斯測定。其瓦斯數(shù)據(jù)見表1所示。通過表1可知：Ⅴ測站測算的瓦斯涌出量為工作面底板瓦斯涌出量；采空區(qū)漏風(fēng)攜帶瓦斯涌入工作面，主要距回風(fēng)巷15m范圍內(nèi)涌出量較大，濃度較高，為上隅角瓦斯涌出量。通過表1說明，工作面停止生產(chǎn)期間，各測站風(fēng)流穩(wěn)定，采空區(qū)漏風(fēng)量較少，各測站的4個測點瓦斯?jié)舛然鞠嗤咚褂砍隽糠€(wěn)定，主要來自于工作面底板；而回風(fēng)流中瓦斯與工作面相比明顯增大，說明回風(fēng)流瓦斯另一個主要來源是上隅角采空區(qū)瓦斯涌出。

（2）瓦斯治理措施

① 擺設(shè)采面封堵墻

采面上隅角設(shè)封堵墻，黃泥抹縫，減少采空區(qū)漏風(fēng)。并要求上下隅角不得同時進(jìn)行回收作業(yè)，減少采空區(qū)漏風(fēng)。

② 停采時最后3架嚴(yán)格按規(guī)定實施

最后3架拉超前架，拉齊與123架相錯一明柱，確保風(fēng)流從支架四連桿中間通過，在支架四連桿中間擺放泥袋，封堵123架與124架架間間隙。

③ 導(dǎo)風(fēng)簾懸掛到位

采面上隅角使用導(dǎo)風(fēng)簾引導(dǎo)風(fēng)流吹散上隅角瓦斯，防止上隅角瓦斯積聚。導(dǎo)風(fēng)簾長度不低于15m，吊掛時接頂接底。導(dǎo)風(fēng)簾上端距風(fēng)巷上幫0.6～0.8m，下端距煤壁1m。采面上隅角回收前，上部支架要經(jīng)常灑水，以免運輸支架過程中摩擦引起火花。

圖3 跳切眼期間的通風(fēng)系統(tǒng)、工作面停產(chǎn)期間瓦斯設(shè)點監(jiān)測示意圖

表1 工作面停產(chǎn)期間瓦斯測定

4 應(yīng)用效果分析

采用快速跳切眼施工工藝后，戊9-10-22200綜采工作面的回采比普通過斷層方法最終縮短工期8個月。根據(jù)以往的經(jīng)驗，綜采工作面回采期間，每班出勤45人，職工工資按200元/工計算，節(jié)約人工工資648萬元。通過應(yīng)用該項目，戊9-0-2220共新增原煤產(chǎn)量約51萬t，香山礦噸煤售價為350元/t，噸煤成本為270元/t，新增利潤為3061萬元。因此，快速跳切眼技術(shù)的研究與實踐，優(yōu)化跳切眼工藝，制定可行性措施，能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效的跳切眼。

5 結(jié)論

（1）通過對影響跳切眼速度的原因進(jìn)行分析，優(yōu)化跳切眼施工工藝，制定合理的安全技術(shù)措施，減小了工人勞動強度并確保了施工的速度和安全性。

（2）合理的進(jìn)行跳切眼期間的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，在保證新、舊切眼供風(fēng)量滿足生產(chǎn)需求的同時也為瓦斯綜采工作面瓦斯的治理提供了有利條件，使綜采工作面上隅角的瓦斯得到有效控制。

（3）通過對停產(chǎn)期間的瓦斯來源分析，制定完善可靠的瓦斯綜合治理措施，確保了跳切眼期間上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃谠试S范圍之內(nèi)，基本杜絕瓦斯超限事故的發(fā)生，最終實現(xiàn)了跳切眼過程中安全零事故。

（4）采用快速跳切眼施工工藝后，戊9-10-22200綜采工作面的回采比普通過斷層方法最終縮短工期8個月，達(dá)到節(jié)能降耗，提高工效，增加安全可靠性的目的，具有廣泛的推廣使用價值。