千萬噸級(jí)礦井綜采工作面快速搬家關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

郭曉麗

（大同煤礦集團(tuán)綜采裝備安裝分公司， 山西 大同 037000）

引言

綜合機(jī)械化采煤技術(shù)是我國(guó)煤礦開采的主要方式，在煤礦生產(chǎn)過程中，綜合機(jī)械化采煤技術(shù)面臨的一個(gè)問題就是綜采工作面的拆除及設(shè)備的搬運(yùn)。近年來，同煤集團(tuán)一些大型礦井相繼推出了千萬噸綜采工作面，工作面回采推進(jìn)速度也不斷地提高，致使綜采工作面的接續(xù)時(shí)間逐漸縮短，由之前的一年1次搬家，縮短到每年2～3次以上，由于長(zhǎng)時(shí)間的搬家給煤礦企業(yè)造成了顯著的經(jīng)濟(jì)損失。因此，縮短綜采工作面設(shè)備的搬家時(shí)間，提高采區(qū)的接續(xù)率和設(shè)備的開工率對(duì)現(xiàn)代化礦井具有重大意義。

1 我國(guó)綜采工作面快速搬家工藝現(xiàn)狀分析

我國(guó)的絕大多數(shù)礦井工作面回撤方法都是采用傳統(tǒng)的絞車?yán)Х绞剑瑢⒁簤褐Ъ軓幕夭赏甑墓ぷ髅婊爻返骄系孛妫诰线M(jìn)行檢修作業(yè)后，再由地面輸送到井下指定安裝工作面。這種回撤方式不僅增加了安裝的成本，而且也增加了搬家時(shí)間。

在設(shè)備安裝方面，工作面的搬家安裝工藝主要是借助于絞車將分體的液壓支架輸送到風(fēng)道組裝工作面，進(jìn)行液壓支架的組裝工作，完成后直接運(yùn)輸?shù)角醒郯惭b定位。這種設(shè)備的安裝方式存在很多弊端，由于切眼是異性棚子進(jìn)行支護(hù)的切眼，上頂跨度最大寬到8 m，這樣增加了頂板的維護(hù)難度。此外，安裝工作面上風(fēng)道是輔助運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)位置，較多的工作面上風(fēng)道在修道完成以后，后期還需要浪費(fèi)較多的人力物力進(jìn)行調(diào)道。

一些煤礦對(duì)于安裝拆除工藝缺乏一定經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為準(zhǔn)備工作差不多就行，對(duì)于一些新的設(shè)備工藝的使用無法創(chuàng)造良好的條件；在施工安排管理方面存在問題，人員的組織安排不合理；此外一些職工的技術(shù)素質(zhì)偏低，很多老礦井存在一定的年齡結(jié)構(gòu)差異，一些有經(jīng)驗(yàn)的老員工逐步退休，一些新員工缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和吃苦耐勞的精神；還有設(shè)備安裝拆除工作崗位的工資待遇不夠高，且安全系數(shù)低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等，這些都是影響礦井綜采工作面快速搬家質(zhì)量不高的重要因素。

2 千萬噸級(jí)礦井綜采工作面快速搬家關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

2.1 改進(jìn)設(shè)備列車穩(wěn)裝工藝工序

例如麻家梁礦14104工作面傾向長(zhǎng)250 m，走向長(zhǎng)1 500 m，設(shè)備列車35輛，在穩(wěn)裝初期，不能通過皮帶順槽運(yùn)輸設(shè)備和物料，只能從輔運(yùn)順槽經(jīng)工作面運(yùn)輸設(shè)備列車，在以往穩(wěn)裝設(shè)備列車時(shí)，需要鋪設(shè)完設(shè)備軌道后再穩(wěn)裝設(shè)備，通過雙速絞車將設(shè)備拉至指定位置，皮帶順槽起伏不平，需要兩部絞車，一前一后掛鉤，防止跑“野車”。

為縮短穩(wěn)裝工期，提高勞動(dòng)效率，我們現(xiàn)場(chǎng)采用邊鋪設(shè)軌道邊穩(wěn)裝設(shè)備的方法，為提高為千萬噸礦井設(shè)備列車運(yùn)輸安裝提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

創(chuàng)新內(nèi)容：以往鋪設(shè)設(shè)備列車時(shí)，提前鋪設(shè)所需的所有鐵道，再使用回柱絞車逐個(gè)將設(shè)備列車?yán)街付ㄎ恢茫刂g車的運(yùn)輸距離在180～200 m。邊鋪道邊穩(wěn)設(shè)與以往穩(wěn)裝方式相比具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）節(jié)省了回柱絞車的運(yùn)輸環(huán)節(jié)時(shí)間，提高了穩(wěn)裝效率。

2）回柱絞車運(yùn)輸需要兩部絞車同時(shí)工作，拉運(yùn)設(shè)備列車時(shí)要帶后鉤，防止平板車跑野車，拉運(yùn)時(shí)，前后絞車司機(jī)配合不當(dāng)，容易造成車輛落道，安全風(fēng)險(xiǎn)較大；使用邊鋪道邊穩(wěn)裝的穩(wěn)裝方式，避免車輛落道的事故，提高了安全保障。

3）回柱絞車?yán)\(yùn)時(shí)，得有人在沿途觀察車輛運(yùn)行情況；使用革新后的方法，能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全保障。

2.2 調(diào)整前后刮板運(yùn)輸機(jī)鏈子安裝工藝

前期使用FBL-55車穿好鋼絲繩引入未上刮煤棒的鏈條，將前、后刮板輸送機(jī)的鏈條、刮煤棒、螺絲、壓板分裝分批下井，在穩(wěn)裝工作間隙期間進(jìn)行安裝。待到工作面整體穩(wěn)裝完畢，電源接通后再將上刮煤棒翻轉(zhuǎn)，將未上刮煤棒的底鏈轉(zhuǎn)到上鏈，之后再人工安裝刮煤棒。此工期往往要進(jìn)行3 d左右的時(shí)間，且需要人員搬運(yùn)刮煤棒。尤其是后部刮板輸送機(jī)在安裝過程中空間較小，給安全生產(chǎn)帶來隱患，又延誤了工期。

通過實(shí)驗(yàn)，我們將穩(wěn)裝設(shè)備過程中前、后刮板輸送機(jī)鏈條的安裝，延后在工作面整體穩(wěn)裝之后。穿鏈與工作面整體穩(wěn)裝，提高了工作效率，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了整個(gè)穿鏈作業(yè)的安全系數(shù)。

創(chuàng)新內(nèi)容：應(yīng)用新的工藝，將刮板輸送機(jī)的安裝過程與工作面整個(gè)穩(wěn)裝同步結(jié)束，不用安排專門的時(shí)間和人員再安裝刮板輸送機(jī)刮板棒的部件，提高了工效、節(jié)約了工時(shí)，大大降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，將井下安裝轉(zhuǎn)移到地面安裝刮煤棒提高了部件安裝的質(zhì)量，為開工使用奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.3 改變高壓電纜鋪設(shè)工藝

由于在穩(wěn)裝工作面過程中，特別是電纜鋪設(shè)的環(huán)節(jié)，工作量大、人工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，為減輕人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，前期我們對(duì)拉電纜工作進(jìn)行一些改進(jìn)，先將一部分電纜盤放在設(shè)備列車上，寄存在轉(zhuǎn)載機(jī)處，但必須在工作面全部設(shè)備穩(wěn)裝完成后才能進(jìn)行電纜的鋪設(shè)。通過對(duì)上述問題進(jìn)行深入研究后，我們?cè)诠ぷ髅媲醒壑ёo(hù)時(shí)，將支護(hù)順序進(jìn)行修改，使得支護(hù)強(qiáng)度不變，在工作面的煤壁處留有足夠的空間使得特種防爆膠輪車能夠正常通過。

圖1為改進(jìn)前支護(hù)，工作面在穩(wěn)裝過程中需將電纜寄存在工作面皮帶巷，待工作面設(shè)備全部穩(wěn)裝完成后，才能進(jìn)行工作面前后刮板輸送機(jī)、機(jī)組電纜的對(duì)接。由于穩(wěn)裝工作的特殊性，電纜寄存位置如遇水坑及人員疏忽，極易造成電纜的損壞，給后期工作帶來困難。

圖2為改進(jìn)后的支護(hù)形式，工作面木垛移至工作面沽塘側(cè)，使得工作面最大的尺寸為4.3 m，無需進(jìn)行工作面的支護(hù)撤回工作。

通過優(yōu)化支護(hù)方式以后，在工作面穩(wěn)裝完設(shè)備列車后，在工作面煤壁前安設(shè)電纜掛鉤，將前后刮板輸送機(jī)機(jī)尾電纜、采煤機(jī)電纜，使用5 t防爆無軌膠輪車運(yùn)送至工作面，5～8人將電纜吊掛于事先安裝好的電纜鉤上。在穩(wěn)裝過程中隨著工作面的穩(wěn)裝，每班安設(shè)3人將電纜由煤壁吊掛側(cè)移至電纜槽內(nèi)，直至工作面穩(wěn)裝同步將工作面電纜穩(wěn)裝工作結(jié)束。

創(chuàng)新內(nèi)容：改進(jìn)工藝后鋪設(shè)電纜工作，大大提高了人員的效率，節(jié)約了工時(shí)，加快了穩(wěn)裝的速度，較以往相比提前了3～5 d。改進(jìn)前需集中人員的工作，在每班分散開開始進(jìn)行，與工作面穩(wěn)裝進(jìn)行平行作業(yè)，待到工作面設(shè)備全部到位后同步進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)工作。改進(jìn)工藝后，鋪設(shè)電纜工作的安全性得到提升。

圖1 改進(jìn)前工作面支護(hù)示意圖（單位：mm）

圖2 改進(jìn)后支護(hù)示意圖（單位：mm）

2.4 使用無軌膠輪車運(yùn)輸并改造

分公司現(xiàn)有各類生產(chǎn)車輛65臺(tái)，其中特種作業(yè)車輛48臺(tái)。防爆無軌膠輪車41輛，綜采工作面的搬家準(zhǔn)備主要依靠車輛機(jī)械化運(yùn)輸，比傳統(tǒng)工作面搬家使用回柱絞車效率提升了35%～45%。同時(shí)，在實(shí)際搬家準(zhǔn)備過程中，對(duì)一部分車輛會(huì)同生產(chǎn)廠家根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行了改造，在操作方面、巷道行駛過程中、檢修工維修等多個(gè)方面更加方便，整體效率得到提升。

3 應(yīng)用情況以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

上述關(guān)鍵技術(shù)的研究，集團(tuán)公司已在同忻礦、馬道頭礦、麻家梁礦、東周窯礦綜采工作面穩(wěn)裝回撤期間進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 對(duì)設(shè)備列車穩(wěn)裝工藝的創(chuàng)新

1）節(jié)省兩臺(tái)回柱車的投入（45 kW和18.5 kW），鋼絲繩的投入（1.2寸需240 m，1寸繩240 m）。

2）省去絞車運(yùn)輸環(huán)節(jié)，有效保證了運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全。

3）膠輪車將設(shè)備運(yùn)至安裝地點(diǎn)，人員作業(yè)集中，便于安全管理。

4）穩(wěn)裝效率大大提高，相比絞車穩(wěn)裝，每班能多穩(wěn)裝2輛列車，平均一天能穩(wěn)裝12輛，按總數(shù)40輛算，3.5 d結(jié)束設(shè)備列車穩(wěn)裝，比絞車安裝提高1.5 d。

3.2 前后刮板輸送機(jī)鏈條的工藝創(chuàng)新

1）保證了工作面的穩(wěn)裝工作提前3～5 d完成，工藝改革后安全系數(shù)大大提高。降低了車輛使用量，原穩(wěn)裝工藝中鏈條、刮煤棒、螺栓、壓板配件都整合裝車下井節(jié)約了成本。

2）減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。工藝革新后無需人員搬運(yùn)刮煤棒，進(jìn)入后部刮板輸送機(jī)槽中安裝刮板煤棒。

3.3 改變電纜鋪設(shè)工藝

1）由原來5 d的鋪設(shè)電纜時(shí)間，消化在日常工作中，使得工作面整體的出煤時(shí)間能夠提前3～5 d。

2）自從改進(jìn)工藝后無需集中人工鋪設(shè)電纜，使得穩(wěn)裝工作的安全得到有效保障。

4 結(jié)語

同煤集團(tuán)綜采裝備安裝分公司在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷探索和總結(jié)，通過優(yōu)化作業(yè)工序，改進(jìn)技術(shù)裝備，減小了員工的體力消耗，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面搬家倒面“安全、優(yōu)質(zhì)、快速、低耗” 的目標(biāo)。但是在快速搬家倒面前期和具體過程中，對(duì)于礦方和內(nèi)部施工需要注意以下幾方面：要使用探巷和測(cè)量控制等方法，確保工作面采通時(shí)頂?shù)装宓钠秸龋瑸榭焖倩爻穭?chuàng)造條件；要合理控制采通前工作面的采高與推進(jìn)速度，避開貫通時(shí)周期來壓；針對(duì)支架回撤過程中出現(xiàn)的獨(dú)巷作業(yè)，要做好局部通風(fēng)和防滅火工作。