綜采設備快速搬遷工藝的應用研究

許鵬飛

（晉能集團峪煌煤業有限公司， 山西 沁水 048200）

引言

綜采工作面由于其生產效率高、適應能力強等優點，已經被煤炭企業廣泛采用，特別是近年來淘汰落后產能，很多小型煤礦也進行技術改造，采用了綜采工藝[1]。但是由于綜采設備笨重，數量眾多，所以在工作面安裝和回撤時需要耗費大量時間和人力物力，成為高產高效礦井生產的重要制約因素[2-4]。本文以山西某煤礦1306 工作面為研究對象，對該工作面綜采設備搬遷進行了研究，設計了綜采設備快速搬遷及安全運輸方案，對相應流程進行了闡述，為其他綜采面搬遷提供了借鑒[1]。

1 生產概況

該礦井田面積5.56 km2，主采煤層為3 號煤，煤層厚度1.6～3.5 m，平均厚度2.25 m。煤層偽頂發育，巖性為炭質泥巖，平均厚度0.5 m；直接頂板為泥巖，厚度3.5 m，內含1 煤線，厚度0.2 m；基本頂為灰白色中粒砂巖，平均厚度8.8 m，質地堅硬；直接底板為砂質泥巖，厚度2.2 m，基本底為粉砂巖，厚度6.3 m，頂底板巖性分布見表1。該礦1306 位于一水平三采區，為走向回采工作面，采用綜采回采工藝，全部垮落法管理頂板，工作面走向長度780 m，傾向長度175 m。根據上下巷揭露情況可知，在距設計切眼153m處有一貫穿工作面的斜交正斷層F6，落差5.5m，傾角55°，將煤層全部斷開，對工作面正?；夭捎休^大影響。由于其為斜交斷層，對工作面影響距離較長，若直接通過不但影響礦井產量和煤質，對綜采設備也會產生較大破壞，基于此，決定重新開切眼，在回采接近該斷層10 m 時進行搬遷[2]。工作面位置關系圖見圖1。

表1 1306 工作面煤層頂底板巖性一覽表

圖1 1306 工作面位置關系圖

2 工作面搬遷方案

2.1 工作面搬遷路徑和注意事項

通過對現場實際條件進行考察，決定工作面的回撤、安裝順序按照以下方案進行：1306 工作面一段原切眼→進風巷→1306 工作面二段新切眼。F6 斷層落差5.5 m，斷層影響范圍內頂板存在破碎現象，受疊加回采動壓的影響，會造成綜采設備回撤困難，為了保證工作回撤的安全，設計1306 工作面一段停采線位于斷層前方10 m 處。在綜采設備回撤期間，液壓支架的回撤是其重點和難點，要保證其回撤速度和安全，需盡量縮小控頂距，以保證回撤通道利用效率[3]。

2.2 工作面一段末采期回采工藝和支護方案

在液壓支架回撤期間為了對頂板進行有效的控制，1306 工作面一段末采期的回采高度要根據回采時支架的運行情況來確定，可以在適當的時候降低回采高度。工作面收尾階段要在液壓支架頂板鋪設單層金屬網，規格250 mm×250 mm，金屬網搭接一定長度，并進行捆扎連接。在工作面回采至停采線前8 m 時鋪設雙層金屬網，同時鋪設鋼絲繩，鋼絲繩鋪設間距要均勻，且施加的預緊力要符合要求，并保證與金屬網進行有效連接。在金屬網被采空區矸石全部壓住后，移動支架并對最后的煤體進行截割，開辟回撤通道，并利用π 型梁配合單體柱對工作面頂板進行支護。

2.3 工作面臨時支護方案

為了保證工作面綜采設備順利回撤，在回采結束后需要對回撤位置補打單體柱進行臨時支護，防止頂板出現垮落，確保支架回撤通道安全。液壓支架回撤順序從回風巷側向進風巷側依次開展，支架回撤前需要在機尾處和非回采幫按照1 m×0.5 m 間距打設單體柱，首先在機頭處安裝絞車將一號支架拉出，并調整支架的方向，升架對頂板進行支撐。在一號支架保護下利用絞車將其余支架依次拉出。每當拉出一臺液壓支架時要利用π 型梁和單體柱及時進行支護。隨著液壓支架的不斷回撤，要隨之向前移動一號支架，并及時回撤支架兩側單體柱和π 型梁。支架回撤區域要始終保證一定寬度的密集支護，為液壓支架回撤提供足夠的空間。為防止采空區的矸石涌入回撤空間而影響支架正?；爻?，要對采空區側打戧柱治理采空區矸石。將液壓支架依次拉出后利用裝車平臺裝車，直接運送至1306 工作面二段[4]?；爻菲陂g工作面的臨時支護如圖2 所示。

圖2 工作面回撤期間臨時支護方案

3 綜采設備運輸

利用軌道運輸綜采設備比較困難，1306 工作面上下巷由于受到F6 斷層的影響，巷道支護困難，存在一定程度變形，加劇了運送難度，設備運輸過程中容易產生跑車現象。為了確保綜采設備順利遷移至1306 工作面二段，除了嚴格落實設備運輸作業措施以外，還需對重要環節加以管控。

3.1 軌道處理

井下軌道的鋪設質量對綜采設備運輸安全至關重要。首先要保證運輸巷的高度和寬度能夠滿足設備運輸要求，軌道要嚴格按照鋪設措施進行鋪設，常規地段保證兩條鐵軌高度一致且鋪設平直。在工作面機尾處要做好抹角，鋪設彎道時要根據彎道設計做好巷道支護，鋪設彎道的曲率半徑要滿足設備運輸要求，彎道的外軌要略高于內軌。枕木間距要根據設備重量進行確定，以免壓彎軌道，在枕木鋪設前要將巷道底板清理平整，確保枕木與硬底完全接觸，軌道鋪設完成后，要模擬設備運輸過程，出現問題及時處理，確保安全。

3.2 絞車選擇

絞車是綜采設備遷移的重要設備，為確保設備運輸安全，要合理計算絞車的運輸能力。絞車牽引力可按照下述公式進行計算：

式中：F為絞車最大牽引力，N；Z為絞車單次車輛牽引數，取1；M為絞車提升設備的質量，取20 000 kg；M0為運輸平板車的質量，取值1 450 kg；g為重力加速度，9.8 N/kg；β 為巷道傾角，12°；w1為提升設備軌道運行實測阻力系數，取0.01；w2為鋼絲繩實測阻力系數，取0.4；q1為鋼絲繩的單位長度質量，取值3.383 kg/m；L為運輸距離，300 m。鋼絲繩的選配要按照運輸設備的最大質量來確定，其安全系數要大于6。將各項數據代入公式，計算得F=51721.34 N。

1306 工作面由于存在斷層，綜采設備運輸相對復雜，為了保證絞車牽引力有一定富余，最終選擇最大牽引力為80 kN 的JWB-8/1.27 型絞車。

4 綜采設備安裝

本次綜采設備搬家需要停止生產，且設備數量較多，工作量較大，為確保設備安裝效率，減少對生產的影響，要對以下幾個方面采取重點施措。

4.1 平行作業

綜采設備在安裝過程中要對安裝流程進行合理組織，在設備回撤和安裝過程中要對人力、物力進行充分協調，采用平行作業的方式，提高工作效率；后續設備回撤運輸過程中，要完成前續設備的安裝，設備安裝前要提前對輔助設備進行布局，同時完成管線布設相關工作。

4.2 液壓支架快速安裝

1306 工作面二段切眼液壓支架具體的安裝流程如下：首先將支架除安裝部位以外的軌道拆除，利用絞車將支架車提至安裝位置，同時在支架車前后用單體柱防止支架車傾倒；之后開始拆除支架的封車件，利用絞車將支架車的2 個前輪同時掉軌，并將支架從平板車上緩慢拉下，利用液壓支架本身的液壓系統、推拉油缸和絞車對支架的方位進行調整，確保一次性到位。在液壓支架的安裝過程中，可同時安裝采煤機，并鋪設刮板輸送機和電纜槽等相關設施，加快綜采設備的安裝。

5 結語

通常工作面的回撤和安裝需要30 天的時間，本次1306 工作面采用快速搬遷工藝之后，全部綜采設備的回撤、運輸和安裝僅耗時11 天，較之以往減少了近20 天的時間，大大縮短了搬遷過程，減少了對工作面回采的影響。本次工作面的快速搬家積累了寶貴的經驗，并為以后的搬遷工作提供了借鑒。