大采高綜采面切眼擴幫成巷及支架安裝一體化技術應用

張建中

（冀中能源股份有限公司 東龐礦，河北 邢臺 054201）

1 概況

冀中能源股份有限公司東龐礦位于河北省邢臺市內丘縣境內，是冀中能源股份有限公司的大型現代化主力礦井。面對嚴峻的煤炭工業經濟形勢，過去企業以“增量增收”為主的發展思路，顯然已經不能適應當前的發展環境了，這就要求企業更多地向“提質增效，降本增效”等方面發展。隨著工作面回采推進速度進的加快，要求綜采工作面接續時間也越來越短，搬家時間越長，造成的非生產性的損失就越大。因此縮短綜采工作面設備搬家時間、提高采區接續率和綜采設備開機率是現代化礦井必須面對的問題之一。以東龐礦2 號煤12 采區大采高工作面開采及生產銜接為研究背景，結合東龐礦2 號煤層具體地質情況及開采工藝現狀，研究復雜厚煤層大采高工作面集約化開采與快速接替技術與工藝，針對該礦6.5 m 大采高綜采工作面快速搬家的特點，運用理論分析、數值計算、實驗室試驗、現場測試等手段，研究開發了開切巷擴安一體化工藝，并提出了相應的施工方法。

2 擴安一體化措施

2.1 工作面準備及設備

（1） 將工作面切眼貫通1 條寬5.5 m、高4.0 m 的巷道，同時在靠皮帶巷側開寬4.0 m、長20 m的組裝硐室。

（2） 回采煤幫側安裝1 部SGZ1250/2×1000型刮板輸送機用于切眼擴幫出煤。

（3） 將滑移式臨時支護裝置、煤礦用挖掘式裝載機運至組裝硐室內組裝。

（4） 鋪設液壓支架調移裝置專用模塊軌道1套，型號為1.5 m 軌距/38 kg×1.75 m/節，安裝位置為SGZ1250 刮板機后部。

（5） 安裝液壓支架調移裝置1 套，包括載物裝置（以下稱安裝叉車） 和移動裝置（以下稱電牽引車），型號TYA-800，安裝位置為21221 綜采工作面切眼機尾。

（6） 安裝擴安一體化設備。擴安一體化設備分為兩部分，即滑移式臨時支護裝置，型號ZLH2X600/29/41(42/52)和煤礦用挖掘式裝載機，型號ZWY-80/60H，掘進135 kW，含橫向搭接溜子。擴安一體化設備如圖1 所示。

圖1 擴安一體化設備Fig.1 Integrated security expansion equipment

滑移式臨時支護裝置形式為兩列式，每列分別由兩根立柱支撐，支架頂部為棚式頂梁，配備可伸縮探梁，增加支護面積。挖掘式裝載機位于滑移支架中部位置。整套擴安設備布置在切眼的組裝硐室內，如圖2 所示。

圖2 東龐礦擴幫安裝巷道準備示意Fig.2 Preparation schematic diagram of roadway for expanding and installing in Dongpang Mine

2.2 擴安一體化工作流程

（1） 支架從軌道巷整架運至切眼機尾安裝叉車上，再使用電牽引車牽引安裝叉車運至工作面機頭處，依次將2 架端頭支架、5 架中間支架安裝就位。

（2） 開動綜掘機切割煤壁掘進2 m 左右，并使用炮頭將截割下來煤炭裝到可旋轉小溜子的機尾上，同時開動小溜子將煤炭運輸到工作面的運輸機上，再運輸到順槽轉載機、皮帶機上運走。

（3） 滑移支架降架，向前移動1 個步距（1.75 m），升架，伸縮梁打出支護頂板。

（4） 將小溜子旋轉90°與工作面切眼平行，用起吊車將其放置在刮板機上，然后使用電牽引安裝叉車將支架安裝就位，升支架支撐頂板，即一組支架安裝完成。

（5） 綜掘機向前推移1 個步距，同時將滑移臨時支架向前推移1 個步距。

（6） 運輸下一組支架，然后將小溜子沿著運輸機向機頭方向移動1 個步距，并旋轉90°使機尾接近煤壁。

（7） 繼續開動綜掘機截割煤壁，開始下一個循環的工作。

如此循環將支架安裝完畢，同時擴幫工作完成，如圖3 所示。

圖3 擴安一體化工作Fig.3 Integration of security expansion

3 實踐效果

東龐礦開發了開切巷擴安掘進機，減少了開切巷的準備時間，降低了支護成本，通過擴幫提高了工作面采空區側呆滯資源回收率。項目在東龐礦進行了成功應用，工作面搬家與初采實踐證明，開切巷擴安一體化工藝不但實現了6.5 m 大采高液壓支架的快速搬運與安裝，還成功避免了大采高工作面采空區頂板的大面積懸露，有利于頂板控制和瓦斯防治，取得了良好的技術效果和經濟效益。

3.1 社會效益

3.1.1 提高了煤炭資源回收率

傳統工藝一次掘進整個切眼寬度沒有采用支護裝置，不僅危險，而且由于液壓支架的安裝，整個切眼上方的煤層無法開采，造成了資源浪費。此次項目提供一種綜采工作面切眼同步擴幫安裝方法，可通過放頂的方法，開采擴幫部分上方的煤層，提高了煤炭回收率，節約了資源。

3.1.2 優化了勞動力和設備資源的配置

實現了工作面安裝過程中擴幫與支架就位平行作業，減少了擴幫區域頂板支護工序，降低工人勞動強度，保障了工人安全。縮短綜采工作面設備搬家時間，保證了液壓支架搬運安全，提高采區接續率和綜采設備開機率。

3.1.3 提供了現場采掘的理論依據

研究了開切眼擴安一體化后采空區頂板的礦壓顯現規律，對比新、老工藝在不同推進距離時的采空區頂板礦壓顯現規律，準確地掌握了擴安一體化開采時工作面在回采過程中的采空區頂板應力分布情況，對現場采掘提供依據。

3.2 經濟效益

（1） 高架綜采工作面安裝、擴幫就位支架103 架，切眼長度為174 m，采用擴安一體工藝較原工藝節省時間30 d。

（2） 新工藝平均每米節約頂錨桿8.75 套、頂錨索0.83 套。按礦井現行人工定額及材料費，每米節約費用1000 元，可節約支護成本17.4 萬元。采用傳統擴按工藝，安裝時所需切眼跨度大，擴幫完成后需在切眼內加打兩道單體鉸接頂梁加強支護，需打單體348 根，單體按1600 元/根計，可節約單體購置費用55.68 萬元。

（3） 工作面擴老塘側4 m，可多回收資源0.7萬t，原煤按700 元/t，可新增收入490 萬元。

（4） 工作面切眼安裝、擴幫實現平行作業，改進后擴幫每班10 人、切眼鋪道每班5 人，可節約人工720 人；打單體支護頂板每班5 人，需支護348 根，可節約人工128 人。節省人工成本22.596萬元。

產生經濟效益合計585.676 萬元。

4 結語

以冀中能源股份有限公司東龐礦2 號煤12 采區大采高工作面開采及生產銜接為研究背景，結合東龐礦2 號煤層具體地質情況及開采工藝現狀，通過對以前高架面搬家經驗的總結，進一步優化傳統綜采面回撤工藝、軌道運輸方式、裝車平臺、雙軌交叉運輸系統，同時在工作面安裝過程中，采用配備推移式擴幫支護支架的擴安一體機進行切眼擴幫，實現擴切眼與支架安裝同步施工，并應用采區集中供液系統，縮短綜采工作面設備搬家時間提高采區接續率和綜采設備開機率。通過理論分析計算以及現場實測等手段，研究了復雜厚煤層大采高工作面安全高效一體化擴安工藝技術，為解決礦井綜采設備安裝工作受具體礦井生產系統條件限制的情況，提出實現快速安裝的技術途徑，針對回撤工藝、運輸路線、設備拆除次序以及新工作面支架安裝等問題給出了實施方案，并總結出類似條件下礦井大采高綜采工作面安裝經驗。