“刀把式”綜采工作面單軌吊新工藝實(shí)踐

劉永生

（中煤新集劉莊礦業(yè)有限公司，安徽 阜陽 236200）

1 工程概況

1.1 工作面概況

劉莊煤礦151102 工作面設(shè)計(jì)為“刀把子”型，軌道順槽可采走向長度1190 m，其中軌道順槽里段長254 m；膠帶順槽可采走向長約為1170 m，設(shè)計(jì)工作面里切眼長150 m，延面切眼長130 m；煤厚3.60～5.10 m，平均厚度4.66 m，可采儲量為186.5萬t。工作面選用ZZ-13000/27/60D支撐掩護(hù)式液壓支架，切眼安裝92 架，延面切眼安裝75 架。

1.2 單軌吊運(yùn)用現(xiàn)狀

目前劉莊煤礦單軌吊輔助運(yùn)輸逐步取代地軌運(yùn)輸，在“刀把式”工作面中，單軌吊作為輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，掘進(jìn)期間已安裝到位。傳統(tǒng)運(yùn)輸方式在延面切眼支架安裝前，將里段使用的各種材料設(shè)備提前運(yùn)輸?shù)轿唬缓髮⒀用媲醒垡岳锓秶鷥?nèi)單軌吊系統(tǒng)拆除。工作面回采至對接位置前，采用人工抬運(yùn)方式，將工作面內(nèi)單體、交接頂梁、回撤的不同管徑管路等材料搬運(yùn)至延面切眼以外，最后用單軌吊轉(zhuǎn)運(yùn)回收升井。“刀把式”工作面單軌吊路線如圖1所示。

圖1 “刀把式”工作面單軌吊路線

2 單軌吊新工藝運(yùn)用實(shí)踐

2.1 單軌吊延伸方案

根據(jù)“刀把式”工作面特點(diǎn)，為降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，回采期間延伸單軌吊勢在必行，為此提出兩套延伸方案。

方案一是將延面切眼再刷寬，在架前安裝單軌吊。該方案單軌吊安裝使用較方便，但切眼總寬度達(dá)12 m，切眼刷擴(kuò)時(shí)間長，工作面安裝工期增長，接替緊張，施工和支護(hù)困難大，不利于頂板安全，且人力、物力投入大。

方案二是利用已安裝支架做支撐點(diǎn)，將單軌吊梁懸吊在支架頂梁上，支架前探梁收回至原始位置，前探梁至煤壁空間滿足單軌吊運(yùn)送設(shè)備及材料需要。該方案需要確保支架支撐力滿足要求，但施工速度快，支架安裝完畢后再安裝單軌吊梁，對安裝工期無影響。

具體固定方案：將支架前探梁油缸一端銷子拆除，油缸捆綁在頂梁上，原油缸固定點(diǎn)作為單軌吊梁生根點(diǎn)，使用單軌吊專用錨鏈吊掛單軌吊梁。

通過對比優(yōu)化后兩個(gè)方案工期、刷擴(kuò)工程量、材料費(fèi)、工期影響，方案二明顯優(yōu)于方案一。兩方案均無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，此次實(shí)踐優(yōu)先選用方案二。

單軌吊延伸方案對比見表1。

表1 單軌吊延伸方案對比表

2.2 單軌吊起吊能力驗(yàn)算

2.2.1 單軌吊機(jī)車牽引力核算

生產(chǎn)中使用DZ2200 3+2+3（8 驅(qū)）機(jī)車運(yùn)輸，單軌吊軌道采用Ⅰ155 型工字鋼（140 V），長度為2.6 m，起吊梁選用SLG8.2 型（最大起吊重量28 t）。單軌吊起吊能力驗(yàn)算具體參數(shù)見表2。

表2 單軌吊起吊能力驗(yàn)算參數(shù)

F = (W1+W2+W3+W4)×(sinα+ f×cosα)×g

= (12.5+5.64+0.5+28)×(sin 16°+0.03×cos 16°)×9.8

≈138.99 kN ＜200 kN

按機(jī)車單次最大載重量計(jì)算時(shí)，牽引力滿足要求，回采過程中最大起吊重量為17 t，故單軌吊滿足運(yùn)輸要求。

2.2.2 支架承受荷載核算

8 驅(qū)單軌吊全長26 m，運(yùn)行過程中始終占據(jù)11節(jié)單軌吊梁，共有16 臺支架同時(shí)作為起吊點(diǎn)，每個(gè)起吊點(diǎn)承受重量為（12.5+5.64+0.5+17+1）/16=2.3 t，ZZ-13000/27/60D 支架初撐力工作面阻力13 000 kN，完全滿足單軌吊運(yùn)輸需要。

圖2 單軌吊新工藝方案

2.3 單軌吊新工藝運(yùn)用實(shí)踐

（1）回采期間，首次將單軌吊延伸至“刀把式”里段，軌道順槽里段超前支護(hù)段使用的單體托棚、木料，工作面更換大型設(shè)備配件等均由單軌吊運(yùn)送至工作面。

（2）工作面對接前，使用單軌吊將里段回收的瓦斯抽采管路、風(fēng)水管路、單體、鉸接頂梁和木料等快速轉(zhuǎn)運(yùn)出延面切眼以外。

（3）工作面對接期間，采用單軌吊將里段拆除的運(yùn)輸機(jī)電機(jī)、過渡槽快速轉(zhuǎn)運(yùn)到延面切眼新機(jī)尾位置，取消傳統(tǒng)慢絞拖拽拉移。

2.4 單軌吊新工藝運(yùn)用效果

2.4.1 勞動(dòng)強(qiáng)度低、工效高

（1）優(yōu)化后工作面里段使用材料設(shè)備采用單軌吊運(yùn)輸，避免人工搬運(yùn)，大大降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，安全風(fēng)險(xiǎn)等級同時(shí)降低。

（2）工作對接過程中，單軌吊取代慢絞和手拉葫蘆，將對接期間拆除的運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾電機(jī)、過渡槽等設(shè)備快速轉(zhuǎn)運(yùn)至新機(jī)尾位置。對接設(shè)備運(yùn)輸?shù)轿缓螅胁窟\(yùn)輸機(jī)對接、新機(jī)尾電機(jī)安裝和單軌吊梁拆除同步施工，實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，將傳統(tǒng)工作面對接時(shí)間由3～4 個(gè)圓班縮短至4 個(gè)小班。

2.4.2 安全效果顯著

（1）新工藝使用前，里段工作面使用的材料設(shè)備運(yùn)輸主要經(jīng)過延面切眼支架立柱中間，行走空間狹小且行走不便，大大增加人工搬運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)。使用單軌吊延接新工藝后，里段生產(chǎn)期間使用的各種材料及對接前回撤的材料設(shè)備，均可使用單軌吊運(yùn)輸，運(yùn)輸速度快，安全效果顯著。僅151102 工作面轉(zhuǎn)運(yùn)材料有：單體約120 根，鉸接頂梁120 根，瓦斯管路100 根，風(fēng)水管路150 根。

（2）利用單軌吊取代慢絞和手拉葫蘆轉(zhuǎn)運(yùn)對接期間設(shè)備，有效避免慢絞拖拽運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾電機(jī)、過渡槽等設(shè)備過程中斷繩、放大滑等不安全風(fēng)險(xiǎn)，避免手拉葫蘆斷鏈傷人風(fēng)險(xiǎn)。

2.4.3 社會效益明顯

（1）“刀把式”工作面布置優(yōu)化了采區(qū)工作面布置方案，單軌吊新工藝的運(yùn)用，進(jìn)一步優(yōu)化了工作面生產(chǎn)系統(tǒng)。

（2）單軌吊新工藝的運(yùn)用，優(yōu)化了輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，極大降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。工作面對接過程中，單軌吊取代了各類絞車使用，縮短了材料設(shè)備運(yùn)輸時(shí)間，工作效率顯著提升。

（3）單軌吊新工藝的推廣，進(jìn)一步降低工作面作業(yè)人數(shù)， “一優(yōu)三減”工作取得實(shí)效，符合當(dāng)下煤炭行業(yè)發(fā)展趨勢。

3 結(jié)論

新生代從事煤礦工作意愿低，煤礦職工老齡化趨勢不可避免，繁重的體力勞動(dòng)已不符合煤礦發(fā)展趨勢，煤礦招工難倒逼煤礦由半機(jī)械化、機(jī)械化向自動(dòng)化、智能化過渡。煤礦大力進(jìn)行設(shè)備更新?lián)Q代，設(shè)備越發(fā)展越笨重，必須對輔助運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。通過深入開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化工作，充分發(fā)揮技術(shù)對安全、生產(chǎn)、經(jīng)營工作的支撐作用，利用技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)降本增效，最大程度降低企業(yè)生產(chǎn)成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，努力提高企業(yè)市場競爭力。