晉華宮礦大傾角綜采工作面設(shè)備回撤技術(shù)應(yīng)用

李 晟

(大同煤礦集團(tuán) 晉華宮礦，山西 大同 037016)

搬家準(zhǔn)備工作安全、快速的進(jìn)行，決定了綜采生產(chǎn)可以快速正常的銜接，同時也是保證礦井產(chǎn)量圓滿完成的重要環(huán)節(jié)。在大傾角綜采工作面搬家準(zhǔn)備過程中，存在著煤層傾角大、煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頂板穩(wěn)定性較差、工作面瓦斯易突出等問題。

大傾角工作面設(shè)備回撤一般都是由下往上逐架撤回，當(dāng)古塘垮落時，落下的煤矸全部留在古塘，不會影響工作面設(shè)備的回撤，可以保證人員安全。同時，設(shè)備也不會出現(xiàn)突然的滑動，可以確保回撤工作面的正常進(jìn)行。而大同煤礦集團(tuán)晉華宮礦工作面為均壓工作面，進(jìn)風(fēng)巷低，回風(fēng)巷高，若采用由下往上的方式撤架，當(dāng)古塘垮落后，會破壞通風(fēng)系統(tǒng)，故必須從上往下進(jìn)行回撤。本文以該礦12-3#301盤區(qū)8102工作面撤退為工程背景，介紹了大傾角綜采工作面搬家獨(dú)特的技術(shù)要求和工藝流程。

1 工作面概況

本工作面位于810水平301采區(qū)，地面標(biāo)高為1 246.3～130 1.2 m，井下標(biāo)高為920～994 m. 東部為實(shí)體，南部為礦界，西部為301盤區(qū)巷道，北部為8104工作面(已采空)，傾向長度125 m. 工作面煤層為侏羅紀(jì)最下部煤層，厚度1.20～3.68 m，變化較大，平均厚度2.60 m. 煤層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，煤層傾角8°～24°，平均角度16°. 基本頂為細(xì)砂巖，厚5.7 m，為灰色粉細(xì)砂巖互層，微波狀層理發(fā)育，層面含炭屑，性脆，破碎。直接頂為粉細(xì)砂巖互層及煤，厚3.31 m，上部為1.46 m煤，中部為0.87 m灰黑色細(xì)砂巖，下部為0.98 m灰白色中砂巖。直接底為細(xì)砂巖及粉砂巖，厚2.4 m，黑色粉砂巖，團(tuán)塊狀，含炭質(zhì)物，完整。基本底為細(xì)砂巖，灰白粗砂巖變砂礫巖，成分以石英為主，有節(jié)理，鈣質(zhì)充填，礫石為石英及頁巖碎塊。

2 大傾角工作面絞車驗(yàn)算

該礦12-3#301盤區(qū)8102工作面共計穩(wěn)設(shè)90個ZZ6000/17/37 型液壓支架，一部SGZ800/800型刮板輸送機(jī)。工作面使用4臺回柱絞車進(jìn)行刮板輸送機(jī)和液壓支架的撤、排工作。切眼巷平均坡度 16°，其中1#—30#支架為 8°，31#—50#支架為18°，51#—70#支架為10°，71#—90#支架為24°.

根據(jù)工作面實(shí)際情況，最大坡度段長度30 m，坡度為 24°，最大牽引質(zhì)量為 18 000 kg. 絞車的牽引力必須大于牽引載荷。

牽引載荷：A=mgsinα

式中：

A—牽引載荷，kN；

m—最大牽引質(zhì)量，kg，取18 000；

g—重力加速度,m/s2，取9.8.

α—巷道的坡度，(°)，取24.

帶入數(shù)據(jù)得：A=71 748.34 N=71.75 kN

為保障作業(yè)人員的安全，確定安全系數(shù)為3，需絞車最大牽引力大于214.05 kN，故選用 JH-30型絞車，其最大牽引力為300 kN.

鋼絲繩d31 mm，對其進(jìn)行安全驗(yàn)算：

鋼絲繩靜拉力：

Q=m1g(sinα+μ1cosα)+m2g(sinα+μ2cosα)式中：

Q—鋼絲繩靜拉力，kN；

m1—最大牽引質(zhì)量，kg，取18 000；

m2—絞車最大牽引范圍內(nèi)鋼絲繩的質(zhì)量，kg，查表可知取3.11 kg/m×140 m；

α—巷道的坡度，(°)，取24；

μ1—液壓支架底板與工作面底板的摩擦系數(shù)，取0.4；

μ2—牽引鋼絲繩與工作面底板的摩擦系數(shù)，取0.3；

g—重力加速度，m/s2，取9.8.

帶入數(shù)據(jù)得：Q=99.7 kN

安全系數(shù)為：m=P/Q

式中：

m—安全系數(shù)(一般要求大于6.5)；

P—鋼絲繩破斷力總和，kN，查表取698；

Q—鋼絲繩靜拉力，kN，取99.7.

在所有必需營養(yǎng)元素中，氮是影響植物生長和產(chǎn)量的首要因素，是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分，對植物生命活動以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)都有極其重要的作用[13]。

帶入數(shù)據(jù)得：

m=7>6.5，故符合要求。

3 工作面刮板輸送機(jī)的回撤

工作面刮板輸送機(jī)(以下簡稱刮板機(jī))采用以下方式回撤：

1) 拆掉機(jī)頭、頭部過渡槽和電機(jī)減速機(jī)，為工作面其它設(shè)備留出排運(yùn)通道。2) 從機(jī)尾依次拆除刮板機(jī)，電機(jī)減速機(jī)進(jìn)行整拆，機(jī)尾和尾過渡槽進(jìn)行整拆，剩下的中間槽和擋煤槽每2節(jié)拆為一個整體。隨著中間槽撤除，剩余部分中間槽減少，容易發(fā)生滑移，特在機(jī)頭拆口處布置4根1.7 m長的地錨，將錨鏈一頭與中間槽連接牢固，另一頭與地錨桿固定。每班開工前后檢查錨鏈固定情況，確保安全生產(chǎn)。

在工作面機(jī)尾絞車硐室穩(wěn)設(shè)2臺回柱車，主要于拆、排刮板機(jī)時使用，在機(jī)頭絞車硐室穩(wěn)設(shè)1臺回柱車用于排拉中間槽形成對拉回柱車。

拆中間槽時，先拆開擋煤槽連接板的對口螺栓，再拆掉擋煤槽的對口連接銷，其次拆掉中間槽的啞鈴，最后使用拆槽回柱車將中間槽分離提起。

為防止中間槽滑落脫鉤，需要先將排槽回柱車鉤頭掛好后再摘掉拆槽回柱車的鉤頭。將穩(wěn)設(shè)在機(jī)頭回柱車的鉤頭掛好，最后將拆下的中間槽拉排到頭巷切眼口，并運(yùn)輸?shù)降跹b點(diǎn)進(jìn)行裝車。這樣循環(huán)作業(yè)直到所有刮板機(jī)全部拆完。

4 回撤液壓支架

4.1 設(shè)置機(jī)道掩護(hù)支架

為了更好地控制支架拆空區(qū)和機(jī)道的三角地帶頂板，同時也減少人工支護(hù)的強(qiáng)度，減少支護(hù)工作量，在機(jī)道靠工作面一側(cè)設(shè)置了一臺掩護(hù)支架。

將1#回柱車的鉤頭掛在支架尾端，并將 2#回柱車的鉤頭掛在支架推移板上，通過兩部回柱車相互配合將支架拉出。將 3#回柱車的鉤頭掛在支架推移板上，3臺回柱車相互配合將支架調(diào)轉(zhuǎn)90°，靠近工作面?zhèn)炔⒔禹斃慰俊?/p>

安排有經(jīng)驗(yàn)的員工操作掩護(hù)支架，移架時使用擦頂移架的方式移動，先將支架推移板全部推出，將3#回柱車的鉤頭掛在支架推移板上，利用油缸的拉力緩慢的將支架前移。設(shè)置掩護(hù)支架示意圖見圖1.

圖1 設(shè)置掩護(hù)支架示意圖

4.2 撤、排支架

將掩護(hù)支架前探梁前端移動至待撤支架前探梁的前方，在掩護(hù)支架的推移板上掛好定滑輪。將3#回柱車的鉤頭穿過定滑輪固定在待撤支架的推移板上，將支架拉出到前探梁全部超出機(jī)道，應(yīng)將拉出后的支架升緊接頂防止支架滑移，再將鉤頭摘下掛在支架尾部。把1#回柱車的鉤頭掛在撤出支架的推移板上，和3#回柱車相互配合將支架調(diào)轉(zhuǎn) 90°. 摘掉 1#回柱車的鉤頭，將4#回柱車的鉤頭掛在推移板上，配合3#回柱車將支架排至2#回柱車前方。將2#回柱車的鉤頭掛在支架尾端并拉緊，然后摘掉3#回柱車的鉤頭，兩車形成對拉，將支架排至切眼口。撤、排支架示意圖見圖2.

圖2 撤、排支架示意圖

5 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)

該礦首次對大傾角工作面采用自上向下回撤的方式，為以后類似的搬家工作提供了經(jīng)驗(yàn)。在煤層傾角大、地質(zhì)條件復(fù)雜條件下，選定合適的回撤回柱車，制訂施工技術(shù)方案與措施，采用常規(guī)配套設(shè)備縮短了工期，保證了新工作面的接替。通過新的技術(shù)工藝設(shè)計，杜絕了安全事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了安全搬家，為作業(yè)人員提供了方便。

綜上所述，該工作面的施工條件極差，導(dǎo)致在液壓支架、刮板輸送機(jī)的回撤過程中會遇到一系列的困難和問題，通過對現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行分析研究，提出了整套的解決方案，保證了各項(xiàng)任務(wù)能夠順利的完成，設(shè)備回撤所用時間：支架5天，刮板運(yùn)輸機(jī)3天，采煤機(jī)1天，總工期比計劃提前8天，并且工程質(zhì)量全優(yōu)，未發(fā)生任何人身事故和機(jī)械事故。該回撤方式為以后類似的搬家工作提供了經(jīng)驗(yàn)。