基于特厚煤層回采面長短面合茬對接技術研究

類興財 周 建 趙榮學

（山東新巨龍能源有限責任公司，山東 菏澤 274900）

作為全山東省第一個智能化電液控工作面長、短面合茬工程，山東新巨龍能源有限責任公司八采區8301綜放工作面面臨各類現代化設備搬家及安設困難，前后部運輸機及液壓支架、各設備動力電纜等需精準對接問題，合茬期間工序安排、現場施工稍有不慎將會嚴重影響礦井穩產高產。為此，山東新巨龍能源有限責任公司就如何快速安全地完成8301工作面合茬進行了技術研究。

1 工程概況

8301綜放工作面為-980 m水平八采區首采面，位于-980 m邊界進風下山以北，東為正在準備的8302工作面，西為鄆16斷層保護煤柱，北為畢垓斷層保護煤柱，南為-980 m邊界下山保護煤柱。工作面埋深約900 m，煤層平均厚度9.06 m。工作面采用綜合機械化放頂煤開采工藝，采高平均3.8 m，煤層傾角為0～11.0°，煤層普氏硬度系數f=1.59，結構較復雜。

（1）工作面采用綜合機械化放頂煤開采工藝，走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。

（2）采煤機滾筒截深0.8 m，采用前部運輸機裝底煤、后部運輸機裝頂煤。頂煤垮落到支架掩護梁和插板上方，在插板縮回后利用自重自動流入后部輸送機溜槽，插板完成大塊煤的破碎并通過上下擺動破壞掩護梁上方由大塊煤形成的臨時拱式結構。前后兩部運輸機平行運煤，集中到橋式轉載機和膠帶輸送機上運出。

綜上，需在該工作面長短、面合茬前做好相應的準備工作，并制定針對性的安全技術措施，保證工作面安全、快速、高效合茬。

2 籌劃工作

（1）需在工作面合茬前進行技術分析與籌劃。安面時首先集中運輸里切眼內三機配套等大型設備，然后將外切眼前后部運輸機、支架等運輸到位，實現里、外切眼三機配套設備同時進行安裝施工，確保工作面投產前兩切眼的三機配套設備均具備安全生產條件。這樣既保證了里切眼內施工人員的安全退路暢通，又保證了兩切眼合茬工序順利進行。

（2）工作面合茬前50 m，技術人員必須加強測量里切眼運輸機及上端支架、外切眼運輸機及下端支架之間走向距離，誤差不得大于0.5 m，出現增大或減小時及時指定調面方案調面。

（3）工作面合茬期間，運輸坡度約9°，工作面各大型設備如偏轉槽、中間槽及機尾大架等較為沉重，不易運輸，需提前在外切眼上下頭、內切眼上頭各安設1部不低于30T絞車，然后將內切眼所需更換前后部運輸機的6節偏轉槽及機尾大架運輸至外切眼內，將內切眼需更換的中間槽由上巷運輸至內切眼內，然后將內切眼更換下的運輸機偏轉槽、中間槽、機尾大架等運輸至外切眼上巷位置，聯系運輸工區運走、升井。

（4）里、外切眼之間巷道頂板初始支護形式為：頂板支護錨桿均為MSGLD600-22×2500 mm等強螺紋鋼式樹脂錨桿配合W鋼帶（規格長4800 mm，眼距900 mm）壓鋼筋網進行支護。頂板中間錨桿垂直于巷道巖面，兩肩窩錨桿向巷道兩幫傾斜，與鉛垂線夾角為20°～30。頂板鋪掛Ф6.0 mm包邊鋼筋網，鋼筋網長×寬=2600 mm×1000 mm，網孔規格為100 mm×100 mm。頂板破碎段采用鋼筋網上配合高分子復合網加強支護。頂板錨桿錨固在煤體中，錨固力不小于130 kN，錨桿擰緊力矩不低于400 N·m，錨桿間排距為900 mm×1000 mm。上巷支護示意圖如圖1。

圖1 上巷支護示意圖

合茬期間人員需進入液壓支架后部老空區作業，必須對周圍采取特殊的加強支護方式，以保證足夠的施工空間及人員安全，主要從以下幾方面做了工作。

① 工作面推采至合茬位置以北20 m位置時，在里切眼72#～76#架（里切眼內最上端支架號為76#）頂板沿工作面傾向按照2 m間距施工3.6 m錨索梁進行加強支護，錨索梁上方鋪設雙層菱形網，一梁二索，防止合茬時72#～76#架頂煤向上巷涌出（合茬前15 m不再進行放頂煤）。

② 距離合茬位置15 m前，受臨近合茬區域影響，里外切眼之間巷道頂板較為破碎，需組織人員在上巷原有的支護基礎上打設錨索梁進行加強支護，保證巷道頂板的完整性，為后續支架合茬及人員施工做好安全準備工作。

③ 工作面合茬前，需組織人員在76#、77#架后方各施工1個木垛，保證人員在后部運輸機施工空間，防止巷道頂板隨工作面推采下沉。當工作面推采至合茬位置時，組織人員在75#架后方施工木垛1個，與之前打設的2個木剁形成“三角支護”，避免被動的單體支護，杜絕單體支柱無法回收的風險，并保證后部運輸機上方頂板完好，確保施工安全。

（5）合茬期間前后部運輸機及支架各配件安裝需進行平行作業，需進行合理組織安排。

（6）合茬期間需使用手拉葫蘆、單體支柱等進行大件起吊安裝，安全管理難度大，需編寫針對性的安全技術措施。

（7）兩工作面合茬期間，需加強對工作面后部區域及頂板的防火工作，人員進入后部運輸機施工前，必須攜帶一氧化碳報警儀器及兩用儀，時刻觀測好老空區內氣體變化情況，發現有異常時及時采取措施，保證不安全不作業。

3 具體實施方案

（1）在工作面距離合茬前80 m時，在里切眼76#架上側護板與外切眼77#架下側護板之間劃定支架行走路軌跡線（直線），通過觀察支架牽移后側護板方向與既定行走軌跡路線之間的偏差，及時對工作面進行調采、調整支架狀態，合理的控制運輸機上躥下滑，確保76#、77#支架沿劃定好的行走軌跡線牽移。待工作面推采至距外切眼20 m位置時，組織技術人員每班測量內切眼運輸機6#偏轉槽下方第一節中間槽上沿與外切眼下方第一節溜槽下沿之間直線距離。一般情況下偏差不得大于10 cm（現場合茬過程中通過精準測量發現前部運輸機在距離接茬位置15 m時，運輸機壓茬20 cm，現場通過按照4:1比例調采溜尾，及時將運輸機“往下調”），保證運輸機可以準確對接，避免調整運輸機溜槽等多余工序。

（2）當工作面推采至距離合茬地點1.6 m時，在68#架前部運輸機天窗位置用40T雙股鏈條把運輸機上下鏈捆綁在一起（防止掐斷運輸機鏈條后鏈條下滑），掐斷后部運輸機鏈條，將后部運輸機簡易機尾拆除，然后安排3名運輸機維修工將多余刮板、鏈條、鏈輪軸組等設備配件全部回收后合上鏈條（現場施工中耗時6 h），將68#架天窗位置40T鏈條解下（前后部運輸機），實現修舊利廢工作，節約費用近40萬元。

（3）工作面合茬時提前籌備各類配件工具，安排專人管理，專人排查。特別是提前對77#架至150#架電液控設備及配件進行檢查、更換和維修，保證合茬前后工具到位、設備完好。

（4）工作面到達合茬位置后，需做以下工作：

① 運輸廢舊前部運輸機溜尾及6節偏轉槽至外切眼溜尾，將新運輸機中間槽運輸至原偏轉槽位置?，F場施工中因溜槽及機尾大架體積與重量都較大，小型單軌吊無法吊運，現場可利用絞車牽引單軌吊的方法，在外切眼上端頭安設30T絞車，然后創新性的將單軌吊與30T絞車施工鋼絲繩相結合，把拆卸的前部運輸機前溜尾安全地從外切眼下部整體運至上端頭，順利完成前部運輸機溜尾運輸及安裝任務。

② 在前后部運輸機安裝完成前，提前做好運輸機及采煤機電纜接頭工作，然后利用交接班期間，集中人員搬運、敷設前后溜與煤機電纜。安排機電工對電纜進行合茬，保證電纜安裝到位，確保合茬工程有序推進。

③ 前后部運輸機及支架合茬完成后，采用單體配合支架各上下側護和底調，對外切眼支架進行調架，完成推移桿與前部運輸機的快速搭接。

（5）整個施工期間人員較為復雜，且起拉吊運大件工作量較大，需合理給各施工區域劃分責任人員并現場盯班，安排值班人員利用班前會時間詳細介紹各施工工序危害因素，讓安全作業在員工中達到外化于形、內化于心的效果。

4 工程應用及效益分析

工作面合茬已經完成，開創了全國煤炭行業歷史上第一次智能化電液控工作面順利合茬新里程碑。通過提前籌劃、創新性的開展工作、合理安排、倒排工期等，整個合茬過程歷時72 h，保證了工作面順利可靠地投入生產，較計劃時間減少24 h，直接創效達1000余萬元。整個合茬過程杜絕了輕微傷及以上安全事故，較大降低了人工投入和施工勞動強度，節約回收的設備設施配件價值達50余萬元。

5 結 論

（1）提出了“技術分析+現場精準調配”相結合的合茬對接方法，達到了技術指導生產目的。

（2）根據重力、阻力等分析，及時對工作面進行數據性的調面，合理控制工作面運輸機及支架的上竄下滑。

（3）通過在長短面合茬位置劃線，合理實現了兩面的精準對接。

（4）在后部運輸機頂板上方創新性采用“三角”木垛支護形式，保證了后部運輸機上方頂板支護可靠性，實現了人員的安全作業。