高產(chǎn)高效綜采面設(shè)備列車的優(yōu)化布置

何威杰

(神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦，陜西 神木 719315)

0 引言

神東礦區(qū)位于華北地臺鄂爾多斯臺階向斜東翼的陜北斜坡上，井田內(nèi)斷層稀少，煤層近似水平，為一傾向南西的單斜，地質(zhì)條件簡單，綜采工作面采用盤區(qū)條帶式布置。綜采工作面巷道布置在煤層中，主要包括切眼、2條垂直于切眼的運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽、2條平行于切眼的回撤通道和回撤輔巷。利用綜采設(shè)備輔巷多通道快速回撤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面的快速回撤?；爻吠ǖ兰拜o巷均布置在大巷保護(hù)煤柱邊界處，大巷護(hù)巷煤柱寬度20～30 m，但根據(jù)目前礦區(qū)綜采工作面設(shè)備實(shí)際使用情況，為滿足設(shè)備列車放置及回撤需要，綜采工作面回撤通道距離大巷需留設(shè)200 m左右煤柱才行，致使綜采面減少170 m的可推采距離。如何最大程度減少綜采工作面回撤通道與大巷間距離、縮短不必要的大巷保護(hù)煤柱，對于提高綜采工作面的推進(jìn)長度和資源回收率具有重大意義。文中結(jié)合神東礦區(qū)實(shí)際，根據(jù)綜采工作面的設(shè)備列車安裝使用情況，本著最大限度縮減多余保護(hù)煤柱的思想，對設(shè)備列車放置及回撤巷道的布置方式進(jìn)行優(yōu)化，同時對其適用性進(jìn)行簡要介紹，為同類條件下的巷道布置優(yōu)化提供借鑒。

1 設(shè)備列車通常的布置形式

設(shè)備列車是綜采工作面順槽內(nèi)布置的軌道列車，主要放置回柱絞車、絞車開關(guān)、高壓電纜及光纜、油脂、高壓及高精過濾站、乳化液泵站、乳化液蓄能器、噴霧泵站、水箱、變壓器，是綜采工作面采煤機(jī)、三機(jī)和支架等設(shè)備的動力產(chǎn)生點(diǎn)，設(shè)備列車尾部與綜采工作面之間是承載管纜線的單軌吊，工作面設(shè)備所需動力通過單軌吊吊掛的管纜線輸送，管纜線會隨著工作面的推進(jìn)不斷彎曲、下垂、收縮。在單軌吊吊掛管纜線彎曲下垂到極限位置前，設(shè)備列車朝向工作面推進(jìn)方向拉移，單軌吊吊掛管線拉直，從而設(shè)備列車實(shí)現(xiàn)隨工作面推進(jìn)周期性前移。通常，設(shè)備列車和單軌吊上的管線長度分別為120 m和80 m左右，綜采工作面推采起點(diǎn)(切眼)及終點(diǎn)(回撤通道)需預(yù)先準(zhǔn)備設(shè)備列車安裝位置空間，設(shè)備列車及單軌吊吊掛管線布置如圖1所示。

圖1 設(shè)備列車及單軌吊吊掛管線布置示意圖

2 設(shè)備列車的優(yōu)化布置

2.1 布置在綜采面回撤通道、回撤輔巷

根據(jù)帶式輸送機(jī)和設(shè)備列車是否在同一條巷道，綜采面可分為機(jī)(帶式輸送機(jī))軌(設(shè)備列車軌道)合一布置和機(jī)軌分離布置2種其情況。當(dāng)帶式輸送機(jī)和設(shè)備列車是在同一條巷道時，稱為機(jī)軌合一，反之稱為機(jī)軌分離。綜采工作面采用機(jī)軌分離布置時，通過特殊的巷道設(shè)計可將設(shè)備列車?yán)氡竟ぷ髅娴幕爻份o巷內(nèi)，即：設(shè)備列車本工作面回撤輔巷布置。綜采工作面采用機(jī)軌合一布置時，由于設(shè)備列車布置在帶式輸送機(jī)外側(cè)，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備列車本工作面回撤輔巷布置，可以通過特殊巷道設(shè)計將設(shè)備列車?yán)胂噜徆ぷ髅娴幕爻吠ǖ纼?nèi)，即：設(shè)備列車布置相鄰工作面回撤通道布置。

設(shè)備列車本工作面回撤輔巷布置：綜采工作面機(jī)軌分離布置時，可以在安裝設(shè)備列車順槽側(cè)的回撤通道與回撤輔巷間的聯(lián)巷進(jìn)行調(diào)斜布置，在斜聯(lián)巷內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)彎軌道，實(shí)現(xiàn)將設(shè)備列車?yán)氡竟ぷ髅娴幕爻份o巷內(nèi)，如圖2所示。通常綜采工作面末采期間，為保證工作面安全回撤，回撤通道通常在綜采工作面推進(jìn)至距離停采線(回撤通道)200 m或者提前貫通時間一個月進(jìn)行垛式支架支護(hù)，若采取設(shè)備列車布置在本工作面回撤輔巷，綜合考慮單軌吊電纜100 m的長度，此時設(shè)備列車已拉入本工作面回撤輔巷內(nèi)，這種布置會占用垛式支架安設(shè)路線，只能從通道一側(cè)順序安裝垛式支架，影響作業(yè)效率。而且專用回撤輔巷，不能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效綜采工作面輔巷多通道快速回撤，綜采工作面回撤(包括垛式支架及工作面設(shè)備)時也只能先回撤設(shè)備列車，然后才能順序回撤垛式支架及工作面設(shè)備，不能實(shí)現(xiàn)并列施工作業(yè)。設(shè)備列車本工作面回撤輔巷布置，雖然與傳統(tǒng)方式相比較可增加150 m的推采長度，減少大巷保護(hù)煤柱損失，但是綜合考慮垛式支架支護(hù)及工作面回撤效率，高產(chǎn)高效綜采工作面不建議使用設(shè)備列車在本工作面回撤輔巷的布置方式。

圖2 設(shè)備列車本工作面回撤輔巷布置

設(shè)備列車在相鄰工作面回撤通道布置：綜采工作面采用根據(jù)井田邊界和礦井綜采面工作面總體布局，綜采工作面順槽與大巷非垂直布置且非孤島工作面時，通過對運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽優(yōu)化設(shè)計，將盤曲內(nèi)相鄰的一組回撤通道“階梯式”布置，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備列車布置相鄰工作面回撤通道布置，以神東大柳塔煤礦活雞兔井1-2煤復(fù)合區(qū)南翼二盤區(qū)12202、12204、12206、12208工作面布置示意圖為例進(jìn)行說明，如圖3所示。綜采工作面運(yùn)順安裝膠帶機(jī)需預(yù)留膠帶機(jī)機(jī)頭安裝位置，通過合理布置將運(yùn)順布置在回撤通道“上臺階”的長煤柱側(cè)，設(shè)備列車推過本工作面回撤通道后，在設(shè)備列車進(jìn)入膠帶機(jī)機(jī)頭前，通過“上臺階”的方式拉入相鄰工作面回撤通道內(nèi)。12204綜采工作面推至停采線(回撤通道)位置后，設(shè)備列車已通過特殊彎道聯(lián)巷進(jìn)入12206回撤通道，設(shè)備列車和12204綜采面設(shè)備的回撤可實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)行，在加快工作面回撤效率的同時，有效縮短大巷多余保護(hù)煤柱的尺寸。

圖3 設(shè)備列車設(shè)備列車?yán)胂噜徆ぷ髅婊爻份o巷布置

2.2 設(shè)備列車布置在專用設(shè)備列車巷

隨著礦區(qū)開采范圍的增加，井田范圍內(nèi)剩余未開采區(qū)域呈不規(guī)則的邊角區(qū)域或者存在地質(zhì)構(gòu)造，只能布置“孤島”綜采工作面，無相鄰的綜采工作面。“孤島”工作面的設(shè)備列車無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備列車相鄰工作面回撤通道布置，同時前文已介紹綜合考慮垛式支架支護(hù)及工作面回撤效率，高產(chǎn)高效綜采工作面不建議使用設(shè)備列車本工作面回撤輔巷布置方式。此時，就需要考慮布置專用設(shè)備列車巷，如圖4所示。

圖4 專用設(shè)備列車巷布置

專用設(shè)備列車巷布置有2種形式，一種是在大巷保護(hù)煤柱邊界布置平行于大巷的專用設(shè)備列車巷(專用回風(fēng)巷1)，另一種是掘進(jìn)設(shè)備列車過度段斜巷與輔運(yùn)大巷聯(lián)通(專用回風(fēng)巷2)。專用回風(fēng)巷1的布置形式可滿足“孤島”綜采工作面的設(shè)備列車的回撤空間，不影響貫通前垛式支架的支護(hù)及貫通后綜采工作面的快速回撤，但是巷道掘進(jìn)量大。專用設(shè)備列車巷2的布置形式可有效解決巷道掘進(jìn)量大的問題，但是該布置形式的限制條件較多：①設(shè)備列車斜巷要與輔運(yùn)巷貫通，綜采工作面必須在輔運(yùn)大巷一翼布置(非回風(fēng)大巷一翼)才能實(shí)現(xiàn)；②設(shè)備列車占用輔運(yùn)大巷，輔運(yùn)大巷寬度必須滿足設(shè)備列車進(jìn)入后輔助運(yùn)輸車輛行駛的要求；③設(shè)備斜巷在大巷保護(hù)煤柱內(nèi)布置，煤層穩(wěn)定性情況必須滿足布置要求。“孤島”綜采工作面根據(jù)實(shí)際布置情況選擇適用的專用設(shè)備列車巷，在避免留設(shè)不必要的大巷保護(hù)煤柱的同時，滿足高產(chǎn)高效綜采工作面的快速回撤。

3 結(jié)語

設(shè)備列車巷的布置工藝，可實(shí)現(xiàn)綜采工作面增加170 m的可推采距離，工作面長度按照300 m計算，采高4.0 m的綜采工作面可多回收26.32萬t的煤炭資源。按照2017年煤炭售價388.87元/t，除去成本130.26元/t，煤利潤258.61元/t，每個綜采工作面可增加6 806.6萬元的經(jīng)濟(jì)效益。同時，根據(jù)煤層的賦存情況及綜采工作面的布置情況，選擇適用的設(shè)備列車巷布置方式，不僅可縮短回撤通道與大巷間的煤柱尺寸，提高資源回收率，而且能夠?yàn)榫C采工作面的快速回撤提供便利條件，真正實(shí)現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)高效。