衰老礦井綜放工作面設備運輸與組裝技術研究

徐 俊，翟新獻，杜建鵬

(1.河南理工大學 能源科學與工程學院，河南 焦作 454000；2.河南大有能源股份有限公司 楊村煤礦，河南 三門峽 472300)

楊村煤礦位于河南省澠池縣境內，始建于1970年6月，1975年10月投產，礦井設計生產能力60萬t/a。1985年經生產系統(tǒng)改造后礦井生產能力120萬t/a，2006年礦井核定生產能力170萬t/a。

楊村井田地面為低山丘陵地貌，地面標高+540～+645 m，井田采用單水平上、下山采區(qū)式開拓，開采水平標高+420 m。礦井主要開采侏羅系煤系地層的4層煤層[1]，自上而下依次為1-1、1-2、2-1和2-3煤層，其中1-2、2-1、2-3煤層屬于普遍可采煤層，煤層傾角8° ～ 12°。1-2煤層(又稱為上層煤)厚度0～6.38 m，平均厚度2.44 m；2-1煤層(又稱為中層煤)位于1-2煤層下方，煤層厚度0.84 ～5.69 m，平均厚度4.75 m；2-3煤層位于煤系地層最下部，煤層厚度5.1～16 m，平均厚度8 m，在井田內普遍發(fā)育、分布面積廣，厚度大、儲量大，是井田最主要可采煤層，該煤層儲量約占礦井總儲量的60％以上。根據煤層厚度和地質構造復雜程度不同，采用的采煤方法主要有單一走向長壁、傾斜分層走向長壁、傾斜長壁綜合機械化采煤法和綜合機械化放頂煤采煤法以及爆破采煤法等。礦井采用分區(qū)抽出式通風方式。

目前，楊村煤礦已經進入后期生產階段，礦井剩余煤量適合采用正規(guī)長壁開采的工作面較少，其它煤量為煤柱壓煤，礦井已經進入衰老報廢時期。因此，合理地安排采煤工作面，特別是煤柱工作面和底分層工作面的正常接替工作，保持礦井穩(wěn)產和可持續(xù)發(fā)展是目前礦井技術工作的重點。

1 底分層工作面概況

D11043采煤工作面為D11下山采區(qū)第二區(qū)段第三分層工作面，開采2-3煤層的底分層。工作面上部2-3煤層的第一和第二分層工作面以及區(qū)段上、下部三分層工作面均開采完畢，所以D11043工作面屬于第三分層工作面的孤島工作面。該工作面走向長1 222 m，傾向長147 m，煤層厚度為4.2～9.6 m(平均約5 m)，可采儲量為125萬t，采用綜采放頂煤采煤法。工作面主要設備見表1。

2 加快綜放面設備安裝與拆除技術

由于底分層綜放工作面回采巷道圍巖破碎，難以采用錨網索支護技術，采用梯形棚支護時巷道圍巖變形破壞嚴重，巷道斷面小，巷道高度1.9～2.3 m，嚴重影響綜放大型設備，特別是端頭支架和基本支架的正常通過。此外經過驗算分析，楊村煤礦副斜井安裝的2JK-2×1型單繩纏繞式提升機最大提升能力為11 t；13軌道下山絞車房安裝的JY-6型運輸絞車最大提升能力也為11 t，無法滿足ZF5500/18/28型放頂煤支架整架運輸的要求[2, 3]。

表1 工作面設備配置表

1) 解體綜放面支架。

為了解決上述大型支架在井下運輸過程中出現(xiàn)的問題，將綜放液壓支架進行解體處理，將其分解為2個部分，其中支架頂梁用特制平板車運輸，裝車后重約11.5 t，整體高度為2.05 m；支架底座用平板車運輸，裝車后重約5.5 t，整體高度為1.3 m。此方法解決了綜采液壓支架在井下運輸過程中遇到的瓶頸問題。

2) 井下進行模擬運輸。

在正式安裝或拆除放頂煤支架之前，需要根據解體以后支架的最大外觀尺寸，地面利用3英寸鋼管焊制1個支架解體模型，裝到材料車上，運到工作面。通過運輸模型現(xiàn)場模擬支架在井下的整個運輸線路，當發(fā)現(xiàn)有運輸不暢的地段時，提前進行巷道的擴修工作，以確保復采工作面設備安裝和拆除時，井下運輸線路的暢通。

3) 設置起吊硐室，組裝支架和大型設備。

放頂煤支架解體及支架組件運輸到工作面以后，需要重新進行組裝。為此需在待安裝或拆除的工作面軌道平巷內，選擇支護條件較好的巷道施工起吊硐室，作為綜放面支架和大型設備安裝與拆除的工作空間避免在相對狹小的工作空間，操作大型支架構件，誤傷工作人員。

起吊硐室是在原巷道的基礎上進行擴修而成，一般采用12棚12#工字鋼對子棚進行支護，全長7.2 m，其中工字鋼梁長4.5 m，腿長3.5 m。施工時由外向里，按照先挑頂后擴幫的順序進行，挑頂和擴幫以后，對新暴露的圍巖及時打錨桿、錨索，并對起吊硐室進行噴漿和架棚(棚距0.6 m)，如此一棚一棚循環(huán)進行。巷道擴幫完成后，為了加強起吊硐室的支護強度，還需在硐室兩幫梁口下各打設2根直徑≥200 mm、長度4 m的圓木雙抬棚。木抬棚采用“一梁四柱”的方法進行支護，支柱為直徑100 mm、長度2.5 m的單體液壓支柱。起吊硐室支護方式見圖1。

圖1 起吊硐室支護方式示意圖

起吊硐室施工完成后，在硐室中間，2棚對子棚的中間用專用卡子固定1對1.2 m長的12#工字鋼，然后在工字鋼上方懸掛1個20 t的起重滑輪作為主要的起吊裝置，最后在第2#和5#對子棚的兩側各安裝1個7.5 t的水平千斤頂作為輔助的起吊裝置，2個水平千斤頂的間距1.6～1.8 m，排距2.5 m。這樣，綜放液壓支架安裝和拆除的工作空間，即起吊硐室施工完成。

解體的支架組裝時，需要將解體支架的頂梁運到起吊硐室的正中央，通過起重滑輪將頂梁吊起，并將平板車拉出，再通過4個水平千斤頂，調整頂梁的水平和平衡狀態(tài)，然后再將裝有支架底座的平板車推到起吊硐室正中央，最后緩慢下放硐室上部的支架頂梁，到位以后，按照組裝順序，進行解體支架的組裝。

工作面采完以后，在起吊硐室拆除支架的操作過程與支架的組裝過程相反，但組裝和拆除支架起吊硐室的位置不同。組裝支架時，起吊硐室一般選擇在距開切眼20～30 m的回風平巷內；而拆除支架時，起吊硐室一般選擇在停采線15～25 m的回風平巷內較為合適，起吊硐室位置見圖2。

圖2 起吊硐室位置示意圖

3 結 論

楊村煤礦2-3煤層為易自然發(fā)火煤層，采空區(qū)自然發(fā)火嚴重，需要實施綜合防火技術，同時必須加快工作面的推進速度，才能保證采面的安全生產。在復采D11043綜放工作面上部回風平巷設置了起吊硐室，101架放頂煤支架，兩側端頭支架和綜放面大型設備安裝時間為12天；回采以后綜放面設備拆除時間為15天。起吊硐室的使用，縮短了綜放面設備的安裝與拆除時間。設備安裝和拆除期間工作面沒有出現(xiàn)火災事故，實現(xiàn)了衰老礦井復采煤層綜放開采，保證了礦井的穩(wěn)產和高產。

參 考 文 獻

[1]翟新獻，田昌盛．易自燃煤層綜放開采理論與技術[M]．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2008：31-32．

[2]韓文東，黃艷杰．綜采液壓支架使用與維修[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2008：41-42．

[3]王國法.放頂煤液壓支架與綜采放頂煤技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010：16-18．