基于全因素考慮和多部門參與的綜采面精益化設計研究

彭海兵

(神東煤炭集團補連塔煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

在傳統意義上，人們往往認為綜采工作面的設計全部是采礦專業技術人員的工作，不需要其它相關部門參與，但在實際生產過程中，綜采工作面設計涉及到采掘、機電、一通三防、地質防治水等許多方面，在設計過程中需要專業人員提出針對性的意見。采礦工程技術人員要在聽取和綜合考慮相關部門多方意見和建議的基礎上開展設計工作，這樣才能全面考慮各種因素，確保綜采工作面設計的可靠性。反之，如果各相關部門不參與設計，就會出現考慮不全面的情況，從而出現各種各樣的問題，甚至造成工程返工，既影響了礦井正常生產，也帶來了安全隱患。特別是在神東這種生產機械化程度高的企業，機電設備和搬家倒面設備類型多，需要考慮的因素也更多，保證設計的準確性的意義就顯得更加重要。因此文中提出了基于全因素考慮和多部門參與的綜采面精益化設計方法，各相關部門均參與到綜采面設計，保證設計質量，下面對該方法進行詳細介紹。

1 綜采工作面主要巷道布置

神東礦區是我國重要的煤炭生產基地之一，礦區煤層賦存淺埋深、多為近水平煤層，礦井也大多采用平硐或斜井開拓，部分礦井采用盤區開拓方式，開拓方式相對簡單。綜采工作面設計的主要巷道通常包含有6條，分別為輔助運輸順槽、主運輸順槽、回風順槽、切眼、回撤通道和回撤輔巷，巷道布置示意如圖1所示。這6條巷道中輔助運輸順槽的主要作用是用于進風和搬家倒面特種車輛運輸以及正常生產期間的輔助運輸；主運輸順槽的主要作用是安裝膠帶機，用于運輸煤炭；回風順槽的用途是用于工作面的回風；切眼的用途是安裝新的綜采工作面的回采設備；回撤通道的用途是回撤綜采工作面的設備；回撤輔巷的用途則是為了輔助綜采工作面的設備回撤，實現多通道作業，提高綜采工作面的回撤速度。

圖1 綜采工作面主要巷道布置示意

從巷道的用途出發，逐一對每一條巷道尺寸的確定方法進行了研究，神東礦區綜采工作面主要巷道尺寸確定的方法和神東礦區常用采高巷道尺寸統計，見表1。

表1 神東礦區綜采工作面主要巷道尺寸確定的方法和常用巷道尺寸 單位：m

2 綜采工作面設計參與部門及考慮因素

設計綜采工作面需考慮的內容主要包含采掘、一通三防、地質防治水、機電運輸、供電、供排水等。在神東礦區礦井科室設置中，采掘業務對應的部門是生產技術科；一通三防業務對應的部門是通風科；地質防治水業務對應的部門是地質防治水科；機電運輸、供電和供排水等業務對應的部門是機電科。

設計綜采工作面各方面主要考慮因素。采掘方面主要考慮保證采掘設備安裝回撤需要，以及保證工作面正常生產所需的巷道尺寸；一通三防方面主要考慮通風設施安裝位置的巷道設計到位；地質防治水方面主要考慮施工探放水孔所需的巷道設計到位；機電方面主要考慮保證主輔運輸、管路安裝和供電電纜安裝的相關巷道和工程一次性設計到位。

3 綜采工作面設計全因素分析

下文針對上述在設計綜采工作面時需要考慮的因素進行詳細分析[1-4]，主要從采掘、通風、輔助運輸、主運輸、供排水和供電等方面進行介紹。

3.1 采掘方面

采掘方面主要考慮綜采設備安裝回撤的需要和工作面正常生產時的巷道尺寸需要。其中綜采設備安裝需要考慮因素的關鍵點如圖2所示，具體考慮因素及施工要求見表2。

表2 保證綜采面設備安裝回撤考慮因素及施工要求

圖2 保證綜采面設備安裝回撤考慮因素位置示意

3.2 通風方面

從通風系統考慮，巷道斷面必須滿足風量配備，確保在掘進和回采期間保證工作面均能夠形成獨立的通風系統[5-7]；并提前考慮安裝通風設施的需要，例如安裝風門的位置要提前保證巷道底板平整，巷道的高度和寬度滿足安裝風門需要，安設隔爆水棚的位置提前考慮所占的高度。

綜采工作面設計在通風方面需要考慮的因素關鍵點如圖3所示，具體考慮因素及施工要求見表3。

表3 保證綜采面通風系統的考慮因素及施工要求

3.3 輔助運輸方面

輔助運輸巷道的尺寸要滿足輔助運輸車輛行駛的需要，確保運輸巷與運輸設備最突出部分的最小間距要符合《煤礦安全規程》的要求，神東礦區部分常用輔助運輸車輛參數統計表，見表4。輔助運輸巷道的凈尺寸必須滿足輔助運輸車輛行駛的需要[8-9]。

表4 神東礦區部分常用輔助運輸車輛參數統計

3.4 主運輸方面

由于膠帶機的最高點在轉載機機頭位置，因此主運輸順槽的高度必須高于轉載機機頭高度，順槽寬度考慮膠帶機正常運行時對行人寬度的需要[10-11]，綜采工作面設計在主運輸方面需要注意的關鍵點如圖4所示，保證綜采面主運輸系統的考慮因素及施工要求見表5。

表5 保證綜采面主運輸系統的考慮因素及施工要求

圖4 保證綜采面主運輸系統正常運行的關鍵點示意

3.5 供排水系統方面

從供排水系統考慮，根據涌水量情況，計算排水系統能力，綜合考慮所需安裝管路數量，在設計時預留出巷道安裝管路的空間[12]。綜采工作面設計在供排水方面需要注意的關鍵點，如圖5所示。

圖5 保證供排水和供電系統需要注意的關鍵點

大巷向順槽開口時，對應的順槽口施工龍門挑頂，在整個巷道頂板挑寬1 m深0.5 m的頂槽，兩端平緩過渡，如圖中1處。

在回撤輔巷外施工一個水倉，確保在工作面貫通后仍然有排水系統，如圖中2處。

每500 m設置一個水倉，位置盡量設計在巷道局部低凹的區域，水倉施工時盡量拉底。順槽水倉對應的巷道對龍門挑頂，在整個巷道頂板挑寬1 m深0.5 m的頂槽，兩端平緩過渡，如圖3中處。

在回撤輔巷對應回風順槽的位置同樣施工龍門挑頂，在整個回撤輔巷寬度的頂板挑寬1 m深0.5 m的頂槽，兩端平緩過渡，如圖中4處。

3.6 供電系統方面

供電系統在綜采面設計中需要注意的因素較少，主要是保證各種電纜掛設的施工方便，例如在穿過立交橋面時預留好電纜孔，電纜孔的施工位置如果在膠帶機巷，要合理設置電纜孔位置，保證電纜不要出現跨過膠帶機的情況，以便于電纜管理。

以上就是綜采面設計過程中，在采掘、通風、輔助運輸、主運輸、供排水系統和供電系統方面需要考慮和注意的全部因素，在設計綜采工作面時要全面考慮這些因素。

4 結論

結合神東礦區生產技術實踐，采取基于全因素考慮和多部門參與的綜采面設計方法，讓多個部門參與到綜采工作面的設計中，有效保證了綜采工作面設計考慮因素的全面性，提升了設計質量，實現了綜采工作面的精益化設計。