基于單軌吊的綜采工作面快速拆除工藝研究

李吉呈

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西古交，030205）

0 引言

液壓支架的拆除與回收是綜采工作面拆除工作面的重要環節，傳統液壓支架拆除工藝是：在工作面安設一部拆架絞車在單體及滑輪配合下將支架拆出，依靠多部雙速絞車接力拉移至工作面機尾(或機頭)，再通過裝架平臺裝至平板車（無軌膠輪車），利用絞車或無軌膠輪車等輔助運設備運出[1-3]。支架或大型設備在切眼拉移倒運過程中存在許多弊端：絞車布置多，設備投入大，管理難度加大；電纜、鋼絲繩等材料消耗大；拉移倒裝工序復雜，人員投入多，耗費工時；安全系數不高，時常出現絞車損壞，斷繩傷人事故；絞車直接拖地拉移過程中容易破壞底板，致使底板破壞，對掩護架的拉移和待拆支架的拆除十分不利[4-7]。為此，結合南五下組煤單軌吊輔助運輸設備，將單軌吊運輸系統延伸至待拆工作面切眼，使用單軌吊吊裝支架，一次性完成支架回收工作。

1 工作面概況

馬蘭礦18506 工作面位于南五下組煤采區左翼，西北側18504 工作面正在回采，兩巷均開口于南五下組煤輔助運輸下山，輔運巷西北側實體間隔19.1 m 為18504 皮帶巷，東南側實體間隔平距19.8 m 和25.4 m（垂距8.0 m、2.51 m）分別為18504 底抽巷、18506 高抽巷；工作面切眼東北側間距92.5 m（上部60 m～85 m）為南八南九膠帶機運輸大巷；皮帶巷里程21 m～1 278 m、上部間隔83 m～95 m，平均89 m 左右為12510 采空區，經鉆探驗證僅采空區底板存在少量滯水，輔運巷59 m～1 312 m、上部間隔86 m～95 m（平均90.3 m）為12508采空區，無采空區積水。

工作面所采煤層為石炭系太原組8 號煤層，屬穩定可采厚煤層，結構復雜，中上部含一層穩定夾矸，厚度0.05 m～0.33 m，平均厚度0.20 m，中下部含一層不穩定夾矸，厚度0.05 m～0.20 m，煤層厚度3.80 m～4.80 m，平均4.43 m，結構1.20(0.20)3.03，普氏硬度2.0。下部間隔6.4 m～8.2 m（平均7.86 m）為8下煤，8下煤厚1.67 m～2.11 m，平均1.82 m。

工作面頂板為泥灰巖，呈深灰色，富含動物化石，黃菱鐵礦星星散狀分布，節理充填方解石脈，俗稱為廟溝灰巖，普氏硬度7.5。老頂為粗砂巖，呈灰色，由上而下顆粒變細，含植物化石碎片，普氏硬度5.3。底板為粉砂巖，呈灰黑色，富含根部化石，中夾0.1 m菱鐵礦，局部相變為中細粒砂巖，普氏硬度5.3。

2 基于單軌吊的綜采工作面快速拆除工藝

2.1 綜采工作面快速拆除方案

為減少拆架后拉移倒架過程繁瑣工序及諸多工作弊端，改變以往作業方式，將南五下組煤單軌吊輔助運輸系統延伸至拆除工作面切眼，其具體內容如下。

單軌吊機車運架十字梁外形尺寸為長×寬×高=6.75 m×2.1 m×2.95 m，工作面有效循環凈寬不低于4.5 m、凈高不低于3.5 m。單軌吊中心線布置在循環4.5 m中間位置，從切眼機頭開始向機尾方向安裝懸掛板，間距2.25 m（中對中），每個懸掛板采用一根錨索和一根錨桿固定在頂板上，錨索規格為：φ 21.6×4 200 mm，錨桿規格為：φ 20×2 800 mm；錨索預應力達到40 MPa（200 kN），錨桿外露長度螺母外錨桿絲扣10 mm～40 mm之間，緊固力矩不小于200 N·m。懸掛板安裝完畢后固定單軌吊軌道。

將已拆支架拉移至單軌吊下方后，將平衡梁下方4 個起吊鉤鉤住支架底座配套孔；大型設備使用專用吊裝帶或40T 錨鏈吊掛，利用單軌吊起吊梁將支架吊起，支架前后重心平衡,底座離開地面300 mm 左右高度，確認無誤后，啟動機車將支架運出工作面。

2.2 施工工藝

2.2.1 設備搬運工藝過程

南五下組煤石門至行車轉載站利用JD-25絞車和SDJ-28雙速絞車完成運輸，工作面內使用鋪軌釘道時安裝的絞車運輸；行車轉載站至18506 工作面利用柴油機單軌吊和電牽引單軌吊完成運輸；皮帶巷設備及高壓電纜先用電牽引單軌吊運輸至皮帶巷繞道口，再用WC5E（B）型防爆無軌膠輪車經繞道運輸至作業地點。

（1）設備運輸路線

綜采庫（機修廠）→副斜井→910南大巷→南五下組煤石門→25T井下行車轉載站→南五下組煤輔助運輸下山→18506輔運巷（皮帶巷）→18506工作面。

（2）單軌吊運行路線：

25T井下行車轉載站→5#道岔→4#道岔→3#道岔→南五下組煤輔助運輸下山→18506 輔運巷→18506 切眼。

25T井下行車轉載站→5#道岔→4#道岔→3#道岔→南五下組煤輔助運輸下山→18506皮帶巷繞道口。

2.2.2 懸掛板安裝

（1）打眼：使用MQT 系列氣動錨桿鉆機，φ 30 mm鉆頭，B＝19 mm，L＝1.0 m的中空六角鋼釬鉆桿打孔，錨索規格：φ 21.6×5 200 mm，錨索孔深5.0 m，由驗收員按《懸掛板安裝示意圖》定好眼位打眼，鉆孔軸線與設計軸線的偏差角不大于2°。

（2）錨索及懸掛板安裝：a）檢查錨索孔深度和錨固劑質量。b）用鋼絞線將3 個樹脂錨固劑推入孔中，人工緩慢將鋼絞線錨固劑推到位。c）將鋼絞線套入攪拌器中，利用錨桿機安裝，使錨桿機順時針旋轉，攪拌時間為45 s。攪拌完成后，用小木楔固定防止桿體發生位移和轉動。d）15 min 預緊，1 h 后上鎖具進行漲拉，上鎖具漲拉前必須在鎖具和懸掛板中間安裝懸掛板專用墊片。上鎖具時，將漲拉裝置套在鋼絞線上，利用千斤頂對錨索進行預應力漲拉，達到200 kN后停止。e）錨索露出鎖具150 mm～200 mm。錨索外露長度超過200 mm時必須切短。

2.2.3 軌道安裝

先將鏈條一端與懸掛板銷接，然后由多人抬高軌道，再將鏈條另一端通過U 型環與軌道吊耳連接。鋪設的單軌吊軌道中心線在巷道中心線前進方向偏左600 mm，單根軌道允許垂直夾角3.5°，水平夾角±1°。

2.2.4 側拉預緊裝置安裝

（1）打眼：使用MQT 系列氣動錨桿鉆機，φ 30 mm鉆頭，B＝19 mm，L＝1.0 m的中空六角鋼釬鉆桿打孔，錨桿規格：φ 22×2 000 mm，錨桿孔深1.95 m，由驗收員按《軌道側拉示意圖》定好眼位打眼，鉆孔軸線與設計軸線的偏差角不大于2°。

（2）錨桿安裝：a）檢查錨桿孔深度和錨固劑質量。b）用錨桿將2 個樹脂錨固劑推入孔中，人工緩慢將錨桿錨固劑推到位。c）將錨桿套入攪拌器中，利用錨桿機安裝，使錨桿機順時針旋轉，攪拌時間為35 s。攪拌完成后，用小木楔固定防止桿體發生位移和轉動。錨桿外露頂板長度50 mm～60 mm。d）5 min后拉拔錨桿，錨固力不小于105 kN。

（3）側拉預緊裝置安裝：a）拆除錨桿螺母，上專用側拉預緊裝置鎖件（鎖件必須擰滿絲扣且不影響鏈條安裝）；b）將側拉鏈條一端與鎖件銷接，再將鏈條另一端通過U 型環與軌道吊耳連接（如遇斷層，巷道起高，懸掛板距軌道過高時，每根軌道均需施工側拉裝置）。

圖2 軌道側拉預緊裝置安裝示意

3 基于單軌吊的綜采工作面快速拆除工藝特點

（1）單軌吊輔助運輸系統直接延伸至拆除工作面，減少了拆除設備運輸環節及拆架設備的安裝，減輕了人工勞動強度。

（2）機車驅動單軌吊運行靈活，一臺可多岔道多支線直達運輸，運行阻力小，效率高。

（3）單軌道起吊梁能自動起吊，對于工作面小型設備的拆除及裝卸更加方便。

4 應用情況和社會經濟效益分析

4.1 應用情況

該綜采工作面快速拆除工藝,已應用于馬蘭礦南五下組煤18506 工作面拆除，提高了礦井安拆工作面安全高效性。該工藝可以在西山礦區中推廣應用，有很強的應用價值。

4.2 社會經濟效益

（1）單軌吊直接進工作面吊裝設備的作業方式，大大降低了人工勞動強度，以往絞車運輸人員多，至少5人，使用單軌吊后只需2人即可完成設備運輸工作，拆除工作面按200 m核計：預計拆除工作面人工節省270個工，每工日工資300 元計算，節省工資81 000 元，直徑28鋼絲繩材料費節省250 m，大約2萬元左右，合計約10.1萬元。

（2）縮減工作面拆除時間，以往每班只能拆除5～6 臺支架，現在每班可拆除8～10 臺支架，工期可減小，大大緩解了礦井安拆工作面接續緊張情況。

（3）投資和維護費用較低，使用柴油機或電動機牽引，靈活性好，運距不受限制，可以把人員、材料及設備運送到任何需要的地方，爬破能力強，最大傾角可達30°，適用性強。

5 結語

（1）單軌吊綜采工作面快速拆除工藝，已應用于馬蘭礦南五下組煤18506 工作面拆除，提高了礦井安拆工作面安全高效性。單軌吊直接進工作面吊裝設備的作業方式，大大降低了人工勞動強度，節約成本約10.1萬元，同時縮減工作面拆除時間，提高了工作效率。

（2）該綜采工作面快速拆除工藝，不僅大大降低工人的勞動強度，還縮短了工作面拆除工期，并可將該工藝應用于工作面的安裝作業中，提高了礦井安拆工作面安全高效性。該工藝可以在西山礦區中推廣應用，有很強的應用價值。