復(fù)雜礦井綜采工作面快速搬家的探索

周志坡

摘 要：我國(guó)地質(zhì)條件單一的大采高綜采工作面的綜采設(shè)備發(fā)展水平已經(jīng)達(dá)到或超過發(fā)達(dá)國(guó)家水平。但是復(fù)雜條件下綜采工作面的快速搬家仍然沒有實(shí)現(xiàn)突破，我以開灤東歡坨礦業(yè)分公司為例，探索大水礦井條件下綜采工作面實(shí)現(xiàn)快速搬家及其優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：綜采工作面 綜采設(shè)備 快速搬家

中圖分類號(hào)：TD823.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0098-01

我國(guó)地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的大采高工作面綜采工作面設(shè)備總重已發(fā)展到8500 t以上。其中，液壓支架重量已發(fā)展到43 t（采高63 m），工作面端頭支架重已達(dá)46 t，工作面長(zhǎng)度已由100～150 m提高到300 m。支架數(shù)量由100架左右提高到近180架。支架總重由1500 t提高到7500，提高了5倍多。如此重量級(jí)的綜采設(shè)備的快速搬家已經(jīng)形成了成套理論。但是我國(guó)大多數(shù)煤礦仍然為地質(zhì)條件較為復(fù)雜的難采煤礦。地質(zhì)條件復(fù)雜包括：水大，高瓦斯，斷層多，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等，實(shí)現(xiàn)難采煤礦綜采工作面的快速搬家才能從根本上改善煤礦開采現(xiàn)狀，減少資源浪費(fèi)，提高產(chǎn)能。

1 東歡坨礦地質(zhì)條件及其復(fù)雜性

東歡坨礦業(yè)分公司位于河北省唐山市豐潤(rùn)區(qū)境內(nèi)，地處韓城鎮(zhèn)與新軍屯之間，其地理位置為：東經(jīng)117°57′32″～118°03′18″；北緯39°33′42″～39°40′51″。

井田位于開平煤田西北側(cè)，開平煤田地層屬華北型沉積。煤田古生代地層廣泛分布，上部石炭-二疊系為含煤巖系，各系、統(tǒng)間多以整合或假整合接觸。井田含煤地層為石炭、二疊系，上覆沖積層，含煤地層基底為中奧陶統(tǒng)灰?guī)r，含煤地層層組劃分為：唐山組、開平組、趙各莊組，大苗莊組及唐家莊組五段地層。

井田位于車軸山向斜的東南翼，從區(qū)域水文地質(zhì)條件分析，整個(gè)車軸山向斜位于開平煤田的西北部，自成一獨(dú)立的隱伏向斜，向斜上部被松散的巨厚第四系沖積層覆蓋，車54、車60鉆孔以北為厚度小于180 m的寬緩平臺(tái)，向南逐漸增厚，到南部邊緣厚度達(dá)到650 m，第四系底部卵礫石層厚約20～300 m，該含水層水量充沛，構(gòu)成各煤系含水層的補(bǔ)給水源。石炭-二疊系煤系含水層位于第四系沖積層之下，地下水主要賦存于砂巖裂隙之中。下伏中奧陶統(tǒng)灰?guī)r，裂隙、巖溶發(fā)育，含水豐富。其中9#和第12#煤層頂?shù)装迤扑椤?/p>

2 東歡坨礦綜采工作面搬家現(xiàn)狀

我礦回撤的方法基本是原始的用絞車?yán)?。將液壓支架從回采完畢的工作面回撤后上井，在井上檢修，然后再?gòu)木舷聛?lái)，運(yùn)輸至安裝工作面。這既增加了安裝成本，又影響搬家時(shí)間。3088回撤工作面采用77組ZY9200-22/46型液壓支架和6組ZYG9200-22/46型端頭液壓支架進(jìn)行支護(hù)?；爻窌r(shí)采用上出口和采面回撤絞車配合將液壓支架將支架解體為頂梁、掩護(hù)梁、底座和大柱三部分，然后分別拉至上出口裝車運(yùn)出。

回撤工作面回撤過程中存在的實(shí)際問題：（1）回撤工作面一個(gè)顯著特點(diǎn)隨著開采深度的增加瓦斯涌出量增大。（2）東歡坨礦很多巷道底板為遇水膨脹的“白沙矸”，為斜巷運(yùn)輸液壓支架帶來(lái)很大困難。（3）3088工作面回撤過程中由于工作面放置時(shí)間較長(zhǎng)，上頂?shù)捻斁W(wǎng)和鋼絲繩腐蝕嚴(yán)重，在回撤時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)老塘側(cè)冒落煤矸石和上頂鋼絲繩斷裂情況，嚴(yán)重影響了回撤進(jìn)度。

2286工作面安裝工藝是利用絞車將分體的液壓支架運(yùn)輸至風(fēng)道組裝平臺(tái)處，然后由組裝平臺(tái)將液壓支架組裝，然后直接下松至切眼安裝定位。

安裝工作面安裝過程中存在的實(shí)際問題。

（1）切眼為異性棚子支護(hù)的切眼，上頂跨度最大寬至8 m，增加了頂板維護(hù)難度。安裝過程在回老塘側(cè)棚腿與上頂直拉桿和卡纜過程中上頂變形嚴(yán)重，使頂梁不能充分接頂。（2）工作面上風(fēng)道所鋪設(shè)的高壓供回液管路在進(jìn)行試液過程中出現(xiàn)多處跑液現(xiàn)象，移交給綜采隊(duì)后仍然對(duì)采煤工作造成了一定影響。（3）安裝工作面的上風(fēng)道是輔助運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)部位，多個(gè)安裝工作面的上風(fēng)道修道完畢后在后期仍需要浪費(fèi)大量人力調(diào)道。

3 綜采工作面搬家優(yōu)化方案

以2286安裝和3088回撤為基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)，我重新審視了2286和2284倒裝方案，并根據(jù)安裝和回撤工作面出現(xiàn)的實(shí)際問題提出優(yōu)化方案。

（1）從掘進(jìn)回采巷道開始就為搬家倒安裝準(zhǔn)備好巷道，為相鄰工作面間倒安裝提供條件。我礦設(shè)計(jì)部門已經(jīng)根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案對(duì)巷道重新進(jìn)行了布置，使2284上風(fēng)道和2286上風(fēng)道直接相通，簡(jiǎn)化運(yùn)輸路線，提高運(yùn)輸效率。（2）對(duì)于瓦斯問題采取的優(yōu)化方案是加大風(fēng)機(jī)功率從而加大回撤工作面的通風(fēng)量，風(fēng)機(jī)風(fēng)量越大所用的風(fēng)筒直徑也越大，回撤工作面的巷道空間狹小，導(dǎo)致了支架車刮卡風(fēng)筒現(xiàn)象嚴(yán)重，由此引發(fā)的瓦斯事件較多，會(huì)影響回撤工作效率，因此我區(qū)在以后的回撤工作面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)風(fēng)筒的吊掛管理，并研究減小風(fēng)筒占用巷道過支架車空間的方法，逐步降低支架刮卡風(fēng)筒幾率，減少漏風(fēng)率。對(duì)于易于積聚瓦斯的區(qū)域?qū)⒔o予接三通或設(shè)置風(fēng)障的方法稀釋瓦斯。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的全面治理。（3）對(duì)于巷道底板較軟問題我的優(yōu)化方案是加固軌道方面多做文章，治理斜巷積水，使軌道保持干燥，延緩底鼓，并及時(shí)對(duì)巷道內(nèi)的所有軌道進(jìn)行嚴(yán)格的加固，消除支架車落輒現(xiàn)象。（4）對(duì)于放置時(shí)間較長(zhǎng)的大采高回撤工作面我的優(yōu)化方案是：首先要求采區(qū)在收尾期間使用新型加密塑編頂網(wǎng)對(duì)工作面上頂進(jìn)行支護(hù)，使用更粗的鋼絲繩。其次改進(jìn)回撤工藝，回撤期間加強(qiáng)對(duì)老塘側(cè)的支護(hù)，對(duì)底板進(jìn)行改造，減小底板摩擦系數(shù)，使支架更容易拉出調(diào)向，從而防止回撤絞車?yán)K斷繩抽人。（5）對(duì)大斷面異性棚子支護(hù)的安裝工作面，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)上頂?shù)木S護(hù)。優(yōu)化方案是改進(jìn)安裝工藝，將全斷面的異性棚子全部回撤并且保證工作面不出現(xiàn)劈幫冒頂，從而降低安裝成本。（6）對(duì)上風(fēng)高壓供液進(jìn)回液管路漏液?jiǎn)栴}，我的優(yōu)化方案是提前組織在井上試液，保證下到井下的高壓管路都是合格品。吊掛過程中采用成套的柔性防震材質(zhì)吊鉤將高壓管路吊掛在鋼絲繩上，鋼絲繩固定在巷幫棚子上。這既減少管路在供液過程中的壓力損失，增加了管路的使用壽命，進(jìn)而為綜采隊(duì)提供更好的采煤條件。（7）對(duì)于修道問題的優(yōu)化方案是在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行修道標(biāo)準(zhǔn)，并請(qǐng)地測(cè)科在巷道上頂打線，嚴(yán)格按線施工；對(duì)道枕進(jìn)行優(yōu)化，將原道枕上的焊接壓板改為可松緊的螺絲壓板，將螺絲眼定位準(zhǔn)備，這避免了焊接不牢固而導(dǎo)致的道枕報(bào)廢現(xiàn)象，同時(shí)保證修道質(zhì)量，提高修道效率。8、大型高端液壓支架組裝平臺(tái)一般較為傳統(tǒng)，應(yīng)與科研機(jī)構(gòu)共同開發(fā)智能型自動(dòng)化程度較高的液壓組裝平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)支架組裝的智能化和數(shù)字化。

4 對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜礦井搬家的展望

未來(lái)綜采工作面的搬家效率的提高，一定是依靠科技的不斷發(fā)展的，未來(lái)的液壓支架能夠?qū)崿F(xiàn)自身有移動(dòng)功能，并且與支架平車相互配合，實(shí)現(xiàn)自移的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自卸；液壓支架的組裝方面能夠?qū)崿F(xiàn)“變形金剛”式智能組裝，大幅度提升組裝效率，使大型高端液壓支架全面實(shí)現(xiàn)智能化安裝。地質(zhì)條件復(fù)雜礦井綜采工作面搬家的優(yōu)化對(duì)我國(guó)煤炭開采來(lái)說將是個(gè)質(zhì)的飛躍，使煤炭回采率大幅提升，采煤成本明顯減少，最終形成社會(huì)效益。