中泰礦業(yè)2506綜放工作面快速對接方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用

崔 強(qiáng)

(鶴煤集團(tuán)安監(jiān)局)

鶴壁中泰礦業(yè)有限公司是河南能源化工集團(tuán)鶴煤公司的主力礦井，礦井主要的采煤工藝為綜采放頂煤，受賦存條件制約，工作面在設(shè)計(jì)時(shí)大多為不等長布置，為減少掘進(jìn)工程量，提高資源回收率，緩解資源接替緊張局面，采取工作面對接方法，有助于確保工作面連續(xù)生產(chǎn)，并且對于礦井實(shí)現(xiàn)減人提效具有重要意義[1-4]。中泰礦業(yè)2506綜放工作面位于南翼25采區(qū)，受斷層影響布置了不規(guī)則工作面，為提高煤炭回收率，有必要進(jìn)行工作面對接。本研究通過設(shè)計(jì)工作面快速對接方案，并對方案詳細(xì)的實(shí)施流程進(jìn)行闡述，供相關(guān)研究借鑒。

1 工作面快速對接方案

1.1 工作面設(shè)計(jì)優(yōu)化及支護(hù)優(yōu)化

1.1.1 工作面設(shè)計(jì)優(yōu)化

根據(jù)25采區(qū)煤層賦存情況和相鄰工作面布置情況，2506綜放工作面上順槽以25042采空區(qū)沿底布置，下順槽以4F25061-14斷層為界沿頂布置。為保證工作面一切眼安裝期間運(yùn)輸安全，二期眼設(shè)計(jì)時(shí)與上順槽呈100°鈍角布置，防止支架在整體運(yùn)輸時(shí)，由于轉(zhuǎn)彎半徑大造成巷道交叉口支護(hù)面積過大，影響安全[5-9]。

1.1.2 工作面支護(hù)方式優(yōu)化

2506綜放工作面切眼支護(hù)以往采用工字鋼直梁配合木垛支護(hù)，但由于所選用的ZF5600/18/32型液壓支架支護(hù)長度較大，切眼擴(kuò)掘后跨度達(dá)到8.0 m，造成施工的切眼往往棚梁變形嚴(yán)重，需要多次拉底清理和維修，方可保證安裝順利進(jìn)行。經(jīng)過多次試驗(yàn)，將擴(kuò)切眼支護(hù)方式進(jìn)行了優(yōu)化，改為U36型平頂拱形棚支護(hù)，棚梁下補(bǔ)打伸縮梁，大大提高了支護(hù)強(qiáng)度和安全系數(shù)。

工作面上下順槽均采用5.0 m×3.38 m(寬×高)U36型棚支護(hù)，開切眼采用4.7 m×2.8 m(寬×高)U36型棚支護(hù)(四節(jié)帶扎腳平頂拱形)，擴(kuò)切眼采用7.1 m×2.8 m(寬×高)U36型棚支護(hù)(帶扎腳平頂拱形)，每棚設(shè)鐵背木24塊，卡纜10副，金屬拉桿4根，安設(shè)于巷道底板以上1.3 m、開切眼幫距切眼中線0.4 m位置及擴(kuò)切眼幫距切眼中線2.4 m位置的基本棚梁上；老塘側(cè)及巷道頂板鋪設(shè)單層金屬菱形網(wǎng)，金屬菱形網(wǎng)上方加鋪單層塑料網(wǎng)，回采側(cè)鋪設(shè)單層塑料網(wǎng)；棚距600 mm，每間隔10 m打1個(gè)木垛，規(guī)格為2 m×1.6 m(長×寬)，木料采用φ18 cm優(yōu)質(zhì)木料；木垛兩側(cè)各打1排U36型鋼可伸縮點(diǎn)柱，點(diǎn)柱垂直于頂梁及巷道底板；擴(kuò)切眼煤壁及老塘側(cè)打φ20 mm×2.0 m玻璃鋼錨桿，用K2850樹脂藥卷全長錨固，間距、排距分別為700，600 mm；巷道頂部在金屬網(wǎng)下鋪設(shè)8根φ15.5 mm鋼絲繩，間距900 mm，兩端與上下順槽巷幫固定牢固，鋼絲繩拉緊鋪直。具體支護(hù)設(shè)計(jì)見圖1。

為留設(shè)對接及設(shè)備運(yùn)輸通道，提前在二切眼正對上順槽里段方向開設(shè)存支架硐室，將2臺支架暫時(shí)存放在內(nèi)，方便對接前設(shè)備運(yùn)輸及人員行走(圖2)[10]。

1.2 工作面設(shè)備配置

依據(jù)相鄰25042綜放工作面及3107綜放工作面支架及配套設(shè)備的使用效果及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，2506綜放工作面配套設(shè)備為：①工作面采用ZF5600/18/32型放頂煤液壓支架；②工作面采用MG250/600-QWD型電牽引采煤機(jī)；③前后部均采用SGZ764/200×2型刮板運(yùn)輸機(jī)；④工作面與下順槽搭接采用SZZ764/200型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，為減少后期工作面過斷層期間運(yùn)矸破矸的影響，下順槽加裝了PCM110錘式破碎機(jī)；⑤下順槽采用DPJ-1000/90×2型帶式輸送機(jī)配合自移式機(jī)尾；⑥配置大流量BRW400/31.5乳化液泵站，配套兩泵一箱，保證工作面移架推溜速度。

圖1 擴(kuò)切眼支護(hù)設(shè)計(jì)(單位:mm)

1.3 工作面支架安裝布置及對接間距設(shè)計(jì)

(1)工作面支架安裝布置。工作面一切眼支架及運(yùn)輸機(jī)整體安裝后，為盡快使工作面達(dá)產(chǎn)，減少對生產(chǎn)的影響，二切眼安裝利用工作面檢修班時(shí)間進(jìn)行施工。根據(jù)一切眼實(shí)際長度，確定支架數(shù)量為60臺；在安裝二切眼時(shí)，充分考慮工作面對接時(shí)及對接后的切眼總長度，保證一切眼支架和二切眼支架對接后，支架安裝長度能夠超出工作面煤壁上下端各0.5 m左右，確定二切眼安裝38臺支架。為保證一、二切眼在回采過程中設(shè)備運(yùn)輸和通風(fēng)暢通，在二切眼安裝時(shí)，將61#、62#2臺支架暫時(shí)存放于上順槽里段開掘的存支架硐室內(nèi)。支架安裝完畢后，將前后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾及電機(jī)減速機(jī)全部配套安裝完成，便于工作面對接后直接通電試運(yùn)轉(zhuǎn)，減少后期對接施工時(shí)間[11]。

(2)工作面支架對接間距確定。綜放工作面對接的實(shí)質(zhì)是主要支護(hù)和運(yùn)輸設(shè)備的對接，即一切眼設(shè)備在回采過程中，以二切眼設(shè)備(靜態(tài))為參考目標(biāo)，在一切眼回采過程中按照一定的空間關(guān)系與二切眼設(shè)備實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對接。根據(jù)分析，一切眼支架推進(jìn)至對接位置時(shí)，與63#支架之間的間距應(yīng)為所留下2臺支架(61#、62#支架)的總寬度，為保證支架相對位移時(shí)的最小間距，考慮到支架最小寬度為1.43 m、最大支護(hù)寬度為1.60 m，確定60#、63#支架對接時(shí)的間距為2.9～3.1 m。前后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾架可不作考慮，支架寬度和運(yùn)輸機(jī)溜槽長度因相對一致，即1臺支架連接1節(jié)溜槽，切勿將前后部運(yùn)輸機(jī)與待接支架的距離作為調(diào)整工作面對接間距的依據(jù)。

1.4 工作面對接實(shí)施流程

首先在工作面布置初期，考慮二切眼與上順槽里段需要行人及設(shè)備運(yùn)輸，將二切眼設(shè)計(jì)與上順槽呈100°鈍角。提前將相應(yīng)的技術(shù)資料進(jìn)行收集整理，制定對接方案，確定調(diào)斜比例、對接間距、施工組織安排計(jì)劃等。

1.4.1 對接前預(yù)留對接通道

對接支架預(yù)留通道寬度按照支架無縫對接標(biāo)準(zhǔn)留設(shè)，本研究確定為2.9～3.1 m。為確保預(yù)留的對接通道頂板安全，在安裝63#支架時(shí)，不拆除該支架頂板上方的原支護(hù)棚梁，距對接處12 m時(shí)，開始在上端頭每隔0.6 m加設(shè)1根φ16 cm×3 m圓木，距對接處8 m時(shí)，開始在60#支架頂部每隔0.6 m鋪設(shè)1根礦用11#工字鋼，鋼梁長4 m，60#支架頂部擔(dān)設(shè)1.0 m長，剩余部分平均支設(shè)3根單體柱，隨推進(jìn)直至與63#支架前段平齊。在對接通道正后方(原上端頭位置)打設(shè)1個(gè)規(guī)格為2.4 m×3.0 m(長×寬)的花木垛(圖2)。

1.4.2 對接間距控制

工作面支架能否對接成功，主要取決于對接間距的控制，精準(zhǔn)調(diào)斜、控制工作面上下滑動(dòng)是施工的關(guān)鍵。根據(jù)制定的調(diào)斜比例進(jìn)行調(diào)斜，有效控制支架對接間距，使60#支架與63#支架之間的對接間距為2.9～3.1 m，是實(shí)現(xiàn)工作面支架無縫對接的前提。由于工作面下順槽比上順槽略低，為防止支架上竄下滑，保證對接距離，在工作面距離對接位置60 m時(shí)，應(yīng)開始進(jìn)行調(diào)斜。考慮到63#支架與煤壁的距離為2.2 m，一切眼支架僅需控制在距離上順槽下幫煤壁0.8 m即可，作為整體對接控制線進(jìn)行調(diào)斜。由于煤壁整體偏差較小，僅需控制60#支架與煤壁的間距即可。

圖2 對接通道支護(hù)示意

調(diào)斜期間，每一階段的調(diào)斜比例、移架順序和推溜方向都必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。前期工作面采取上行移架、推溜，并在推移運(yùn)輸機(jī)時(shí)將下機(jī)頭打設(shè)單體柱頂緊，強(qiáng)行推移運(yùn)輸機(jī)和支架向上滑移，待對接距離滿足要求后，停止調(diào)斜，恢復(fù)從中間向兩端推移運(yùn)輸機(jī)，并根據(jù)工作面實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整推移運(yùn)輸機(jī)順序，確保對接間距符合要求(圖3)。

圖3 對接間距控制操作示意

1.4.3 施工工序

合理的施工工序，對于生產(chǎn)組織、施工進(jìn)度和安全施工具有決定性作用，根據(jù)以往綜放工作面對接期間出現(xiàn)的問題，對2506綜放工作面對接施工工序進(jìn)行了優(yōu)化。由于工作面一切眼長度為90 m，工作面前后部刮板運(yùn)輸機(jī)單電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可滿足運(yùn)輸需要。為減少對接期間拆除電機(jī)減速機(jī)所占用的時(shí)間，在回采面距離對接位置5 m時(shí)，分別將前后部刮板運(yùn)輸機(jī)的電機(jī)及減速機(jī)提前拆除回收。具體施工工序如圖4所示。

1.4.4 施工組織

工作面在調(diào)斜期間，確定調(diào)斜比例后，每班施工期間都應(yīng)嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行操作，驗(yàn)收員嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，移架推溜嚴(yán)格按線操作，并對每次推移運(yùn)輸機(jī)上竄下滑的距離進(jìn)行精確測量，精準(zhǔn)控制對接距離。對接期間，根據(jù)制定的施工工序，確定由檢修班進(jìn)行前后部運(yùn)輸機(jī)拆除、采煤機(jī)電纜延長、接線供電、試運(yùn)轉(zhuǎn)等工作，2個(gè)生產(chǎn)班負(fù)責(zé)前后部運(yùn)輸機(jī)中間槽對接、合口、機(jī)尾大件回收及煤壁側(cè)遺留柱腿清理等工作。施工期間，將每小班的施工任務(wù)計(jì)劃提前排好，各班組根據(jù)計(jì)劃組織施工?，F(xiàn)場帶班人員必須高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真組織協(xié)調(diào)，保證安全施工，每小班班組長根據(jù)計(jì)劃進(jìn)行作業(yè)，各自將當(dāng)班所安排的任務(wù)按時(shí)保量完成，為下一班工作開展創(chuàng)造條件，班組長各自分管1組，對接施工與設(shè)備回收平行作業(yè)，盡可能縮短施工時(shí)間。

圖4 工作面對接施工工序

2 實(shí)踐效果

2506綜放工作面按照對接方式布置工作面，相對于按照上下順槽等長、切眼不變的常規(guī)思路布置工作面，能夠減少煤柱損失寬55 m、長340 m，可采儲量19.48萬t，直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益9 740萬元(按照噸煤500元計(jì)算)；少掘進(jìn)煤巷410 m，節(jié)約巷道掘進(jìn)費(fèi)用205.0萬元，此外，可節(jié)約一次工作面拆除費(fèi)用約50萬元。通過優(yōu)化施工組織，采取多工序平行作業(yè)方式，僅用2個(gè)圓班便完成對接，較傳統(tǒng)施工組織方式提前1個(gè)圓班，節(jié)約了工時(shí)，可節(jié)約工時(shí)費(fèi)用2.1萬元。

3 結(jié) 語

設(shè)計(jì)了中泰礦業(yè)2506綜放工作面快速對接方案，并詳細(xì)給出了施工流程，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，可類似地質(zhì)條件下，采煤工作快速安全對接提供有益參考。