大傾角中厚煤層綜采設備快速同步撤安工藝應用

侯李鋒梁國棟黃正平李 虎楊 磷陳俊杰董 明

（1.四川川煤華榮能源有限責任公司花山煤礦；2.四川川煤華榮能源有限責任公司太平煤礦）

受陸相沉積變化，寶鼎礦區煤層厚度、傾角變化較大，地質條件極復雜，開采難度極大。其中，花山煤礦開采的24012工作面為1#煤層，由于煤壁普遍變薄，造成無法正常開采。鑒于1#煤層屬主焦煤，熱量為35 162 kJ，具有較高開采價值，故考慮對工作面進行改造，對綜采設備進行更換。

為減少煤柱損失，最大限度進行資源開采，本工程項目以24012工作面采取采煤機割煤、打設錨網支護，施工回撤、安裝一體化通道，從而實現快速回撤、安裝綜采設備為工程背景，展開大傾角中厚煤層綜采設備快速回撤、安裝工藝的應用。

1 工作面概況

1.1 地質概況

24012綜采工作面位于花山煤礦+900 m水平四采區，該工作面回采1#煤層，平均走向長為1 249 m，平均傾斜長為118 m，平均傾角為35.5°，煤（巖）最大厚度為3.5 m，最小厚度為0.6 m，煤層頂底板情況如表1所示。

1.2 地質變化概況

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24012工作面自開采以來，煤層變化較大，從刮板輸送機機頭至機尾不同程度受變薄帶影響，采煤機無法截割堅硬的巖石（f=4～7），需要人員進入煤壁采取人工打眼松動爆破，安全系數較低；部分液壓支架護幫板、立柱無法正常使用，難以修復；采煤機滾筒截齒齒座磨損較大，日常檢修工作量大；工作面刮板輸送機服務年限較長，設備老化嚴重。根據工作面煤層變化情況，采高平均在1.2～1.5 m，適合采用ZQY2800/09/24型液壓支架配套的相關設備進行開采，工作面綜采設備亟需更換。

2 改造方案

傳統工藝為施工雙通道，即回撤通道和安裝通道，分別進行設備回撤、安裝。

為保障礦井生產接續，實現工作面綜采設備同步回撤、安裝，需施工回撤、安裝一體化通道，最后進行綜采設備同步回撤、安裝［1-5］。

3 同步撤安工藝

3.1 防竄矸

（1）回撤、安裝一體化通道寬度為7.0 m，其中支架頂梁上寬度為4.0 m；通道寬度為3.0 m，高度為2.2 m。

（2）按從上往下的順序打設一排錨桿（索）+傾向鋼筋托梁+金屬網+鋼絲繩聯合支護頂板，割煤2刀再打設一排支護，如此循環，每割煤2刀后打設一排支護，待支架頂梁全部處于錨桿（索）支護下，再施工回撤（安裝）通道（寬度為3.0 m，高度為2.2 m）。

（3）沿傾向在每排錨桿托盤（錨索槽鋼）下掛舊鋼絲繩（直徑不小于21.5 mm），保證頂板支護成整體，防止頂板竄矸傷人的風險。

3.2 防輸送機下滑

采用3根單體液壓支柱每間隔10架（15 m）在工作面刮板輸送機銷軌上支設一組壓戧柱，壓戧柱迎山角度適當。工作面每隔15 m（10架）打設一組2根單體液壓支柱，防止摘溜后刮板輸送機下滑。撤安一體化通道支護平面、剖面示意圖見圖1、圖2。

3.3 工作面設備同步回撤、安裝工藝

（1）采煤機、刮板輸送機中部槽按從上往下的順序依次回撤、裝運。

（2）液壓支架回撤及安裝順序：從機尾第一架按從下往上順序逐架依次回撤（安裝）。

（3）液壓支架降柱時，采用遠距離閥組操作單體液壓支柱拉移支架至煤壁，絞車配合調向使支架頂梁朝向回撤通道上口，使用絞車將支架拉至上口裝車。回撤、安裝的設備車在回風巷錯車及裝車見圖3。

（4）先回撤2架支架，保證安裝空間傾斜長度達到3.0 m及以上時，每回撤一架ZF5000/15/30型液壓支架后，安裝一架ZQY2800/09/24型液壓支架和2節SGZ-730/200型刮板輸送機中部槽。設備回撤、安裝空間及線路見圖4。

（5）按上述（2）、（3）、（4）步驟，直至完成工作面設備的同步回撤、安裝。

4 工藝優勢

4.1 工程量

傳統工藝先施工回撤通道、回撤絞車硐室，再施工安裝通道、安裝絞車硐室，工程量約為2 952 m3。同步快速回撤、安裝工藝只需一次性施工撤安同步通道，再施工撤安絞車硐室，工程量約為2 131 m3，節約工程量約為800 m3。

4.2 安全性

同步撤安工藝施工一體化通道采用錨桿（索）+傾向鋼筋托梁+鋼絲繩聯合支護頂板，杜絕了同步撤安上方竄矸的風險，安全系數較高。

4.3 及時性

傳統工藝從施工回撤通道、安裝通道、絞車硐室至完成設備更換需要近3個月時間完成；而同步撤安工藝從施工一體化通道、絞車硐室至完成設備更換需要2個多月，節約近20 d時間。

4.4 經濟性

傳統工藝需要留設20 m煤柱再施工安裝通道，浪費煤炭資源約8 000 t，損失約上千萬元；而同步撤安工藝無需留設煤柱，沒有造成煤炭資源浪費，可節約上千萬元。

4.5 直接經濟成本

傳統工藝需要材料投入、人員工資等約為300萬元；同步撤安工藝需要材料投入、人員工資等約為200萬元，節約100萬元。經濟效益對比見表2。

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5 應用效果分析

通過快速同步回撤安裝的工藝實踐，提前進行了錨網支護，有效地控制了同步回撤、安裝期間的頂板管理、防飛石、防竄矸、防輸送機下滑等技術難點，安全地進行了設備原地置換，實現了安全生產，減少了一條通道的施工，減少了局部通風機的安全監管，節約了用電，該工藝共用時間68 d，比傳統工藝提前近20 d時間；此工藝下，多開采煤炭近8 000 t，創造經濟價值1 000萬元；保障礦井生產接續作用凸顯，間接盈利數千萬元。

6 結語

通過24012綜采工作面撤安一體化同步快速施工工藝的實施，為綜合機械化工作面快速搬家倒面提供技術指導，實現煤炭資源回收率最大化，減少了浪費，為同類型工作面的設備快速回撤安裝提供了借鑒。