基于特厚煤層回采面長短面合茬對接技術(shù)研究

類興財(cái) 周 建 趙榮學(xué)

（山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東 菏澤 274900）

作為全山東省第一個(gè)智能化電液控工作面長、短面合茬工程，山東新巨龍能源有限責(zé)任公司八采區(qū)8301綜放工作面面臨各類現(xiàn)代化設(shè)備搬家及安設(shè)困難，前后部運(yùn)輸機(jī)及液壓支架、各設(shè)備動力電纜等需精準(zhǔn)對接問題，合茬期間工序安排、現(xiàn)場施工稍有不慎將會嚴(yán)重影響礦井穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。為此，山東新巨龍能源有限責(zé)任公司就如何快速安全地完成8301工作面合茬進(jìn)行了技術(shù)研究。

1 工程概況

8301綜放工作面為-980 m水平八采區(qū)首采面，位于-980 m邊界進(jìn)風(fēng)下山以北，東為正在準(zhǔn)備的8302工作面，西為鄆16斷層保護(hù)煤柱，北為畢垓斷層保護(hù)煤柱，南為-980 m邊界下山保護(hù)煤柱。工作面埋深約900 m，煤層平均厚度9.06 m。工作面采用綜合機(jī)械化放頂煤開采工藝，采高平均3.8 m，煤層傾角為0～11.0°，煤層普氏硬度系數(shù)f=1.59，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

（1）工作面采用綜合機(jī)械化放頂煤開采工藝，走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。

（2）采煤機(jī)滾筒截深0.8 m，采用前部運(yùn)輸機(jī)裝底煤、后部運(yùn)輸機(jī)裝頂煤。頂煤垮落到支架掩護(hù)梁和插板上方，在插板縮回后利用自重自動流入后部輸送機(jī)溜槽，插板完成大塊煤的破碎并通過上下擺動破壞掩護(hù)梁上方由大塊煤形成的臨時(shí)拱式結(jié)構(gòu)。前后兩部運(yùn)輸機(jī)平行運(yùn)煤，集中到橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶輸送機(jī)上運(yùn)出。

綜上，需在該工作面長短、面合茬前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，并制定針對性的安全技術(shù)措施，保證工作面安全、快速、高效合茬。

2 籌劃工作

（1）需在工作面合茬前進(jìn)行技術(shù)分析與籌劃。安面時(shí)首先集中運(yùn)輸里切眼內(nèi)三機(jī)配套等大型設(shè)備，然后將外切眼前后部運(yùn)輸機(jī)、支架等運(yùn)輸?shù)轿?，?shí)現(xiàn)里、外切眼三機(jī)配套設(shè)備同時(shí)進(jìn)行安裝施工，確保工作面投產(chǎn)前兩切眼的三機(jī)配套設(shè)備均具備安全生產(chǎn)條件。這樣既保證了里切眼內(nèi)施工人員的安全退路暢通，又保證了兩切眼合茬工序順利進(jìn)行。

（2）工作面合茬前50 m，技術(shù)人員必須加強(qiáng)測量里切眼運(yùn)輸機(jī)及上端支架、外切眼運(yùn)輸機(jī)及下端支架之間走向距離，誤差不得大于0.5 m，出現(xiàn)增大或減小時(shí)及時(shí)指定調(diào)面方案調(diào)面。

（3）工作面合茬期間，運(yùn)輸坡度約9°，工作面各大型設(shè)備如偏轉(zhuǎn)槽、中間槽及機(jī)尾大架等較為沉重，不易運(yùn)輸，需提前在外切眼上下頭、內(nèi)切眼上頭各安設(shè)1部不低于30T絞車，然后將內(nèi)切眼所需更換前后部運(yùn)輸機(jī)的6節(jié)偏轉(zhuǎn)槽及機(jī)尾大架運(yùn)輸至外切眼內(nèi)，將內(nèi)切眼需更換的中間槽由上巷運(yùn)輸至內(nèi)切眼內(nèi)，然后將內(nèi)切眼更換下的運(yùn)輸機(jī)偏轉(zhuǎn)槽、中間槽、機(jī)尾大架等運(yùn)輸至外切眼上巷位置，聯(lián)系運(yùn)輸工區(qū)運(yùn)走、升井。

（4）里、外切眼之間巷道頂板初始支護(hù)形式為：頂板支護(hù)錨桿均為MSGLD600-22×2500 mm等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿配合W鋼帶（規(guī)格長4800 mm，眼距900 mm）壓鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。頂板中間錨桿垂直于巷道巖面，兩肩窩錨桿向巷道兩幫傾斜，與鉛垂線夾角為20°～30。頂板鋪掛Ф6.0 mm包邊鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)長×寬=2600 mm×1000 mm，網(wǎng)孔規(guī)格為100 mm×100 mm。頂板破碎段采用鋼筋網(wǎng)上配合高分子復(fù)合網(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)。頂板錨桿錨固在煤體中，錨固力不小于130 kN，錨桿擰緊力矩不低于400 N·m，錨桿間排距為900 mm×1000 mm。上巷支護(hù)示意圖如圖1。

圖1 上巷支護(hù)示意圖

合茬期間人員需進(jìn)入液壓支架后部老空區(qū)作業(yè)，必須對周圍采取特殊的加強(qiáng)支護(hù)方式，以保證足夠的施工空間及人員安全，主要從以下幾方面做了工作。

① 工作面推采至合茬位置以北20 m位置時(shí)，在里切眼72#～76#架（里切眼內(nèi)最上端支架號為76#）頂板沿工作面傾向按照2 m間距施工3.6 m錨索梁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，錨索梁上方鋪設(shè)雙層菱形網(wǎng)，一梁二索，防止合茬時(shí)72#～76#架頂煤向上巷涌出（合茬前15 m不再進(jìn)行放頂煤）。

② 距離合茬位置15 m前，受臨近合茬區(qū)域影響，里外切眼之間巷道頂板較為破碎，需組織人員在上巷原有的支護(hù)基礎(chǔ)上打設(shè)錨索梁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，保證巷道頂板的完整性，為后續(xù)支架合茬及人員施工做好安全準(zhǔn)備工作。

③ 工作面合茬前，需組織人員在76#、77#架后方各施工1個(gè)木垛，保證人員在后部運(yùn)輸機(jī)施工空間，防止巷道頂板隨工作面推采下沉。當(dāng)工作面推采至合茬位置時(shí)，組織人員在75#架后方施工木垛1個(gè)，與之前打設(shè)的2個(gè)木剁形成“三角支護(hù)”，避免被動的單體支護(hù)，杜絕單體支柱無法回收的風(fēng)險(xiǎn)，并保證后部運(yùn)輸機(jī)上方頂板完好，確保施工安全。

（5）合茬期間前后部運(yùn)輸機(jī)及支架各配件安裝需進(jìn)行平行作業(yè)，需進(jìn)行合理組織安排。

（6）合茬期間需使用手拉葫蘆、單體支柱等進(jìn)行大件起吊安裝，安全管理難度大，需編寫針對性的安全技術(shù)措施。

（7）兩工作面合茬期間，需加強(qiáng)對工作面后部區(qū)域及頂板的防火工作，人員進(jìn)入后部運(yùn)輸機(jī)施工前，必須攜帶一氧化碳報(bào)警儀器及兩用儀，時(shí)刻觀測好老空區(qū)內(nèi)氣體變化情況，發(fā)現(xiàn)有異常時(shí)及時(shí)采取措施，保證不安全不作業(yè)。

3 具體實(shí)施方案

（1）在工作面距離合茬前80 m時(shí)，在里切眼76#架上側(cè)護(hù)板與外切眼77#架下側(cè)護(hù)板之間劃定支架行走路軌跡線（直線），通過觀察支架牽移后側(cè)護(hù)板方向與既定行走軌跡路線之間的偏差，及時(shí)對工作面進(jìn)行調(diào)采、調(diào)整支架狀態(tài)，合理的控制運(yùn)輸機(jī)上躥下滑，確保76#、77#支架沿劃定好的行走軌跡線牽移。待工作面推采至距外切眼20 m位置時(shí)，組織技術(shù)人員每班測量內(nèi)切眼運(yùn)輸機(jī)6#偏轉(zhuǎn)槽下方第一節(jié)中間槽上沿與外切眼下方第一節(jié)溜槽下沿之間直線距離。一般情況下偏差不得大于10 cm（現(xiàn)場合茬過程中通過精準(zhǔn)測量發(fā)現(xiàn)前部運(yùn)輸機(jī)在距離接茬位置15 m時(shí)，運(yùn)輸機(jī)壓茬20 cm，現(xiàn)場通過按照4:1比例調(diào)采溜尾，及時(shí)將運(yùn)輸機(jī)“往下調(diào)”），保證運(yùn)輸機(jī)可以準(zhǔn)確對接，避免調(diào)整運(yùn)輸機(jī)溜槽等多余工序。

（2）當(dāng)工作面推采至距離合茬地點(diǎn)1.6 m時(shí)，在68#架前部運(yùn)輸機(jī)天窗位置用40T雙股鏈條把運(yùn)輸機(jī)上下鏈捆綁在一起（防止掐斷運(yùn)輸機(jī)鏈條后鏈條下滑），掐斷后部運(yùn)輸機(jī)鏈條，將后部運(yùn)輸機(jī)簡易機(jī)尾拆除，然后安排3名運(yùn)輸機(jī)維修工將多余刮板、鏈條、鏈輪軸組等設(shè)備配件全部回收后合上鏈條（現(xiàn)場施工中耗時(shí)6 h），將68#架天窗位置40T鏈條解下（前后部運(yùn)輸機(jī)），實(shí)現(xiàn)修舊利廢工作，節(jié)約費(fèi)用近40萬元。

（3）工作面合茬時(shí)提前籌備各類配件工具，安排專人管理，專人排查。特別是提前對77#架至150#架電液控設(shè)備及配件進(jìn)行檢查、更換和維修，保證合茬前后工具到位、設(shè)備完好。

（4）工作面到達(dá)合茬位置后，需做以下工作：

① 運(yùn)輸廢舊前部運(yùn)輸機(jī)溜尾及6節(jié)偏轉(zhuǎn)槽至外切眼溜尾，將新運(yùn)輸機(jī)中間槽運(yùn)輸至原偏轉(zhuǎn)槽位置。現(xiàn)場施工中因溜槽及機(jī)尾大架體積與重量都較大，小型單軌吊無法吊運(yùn)，現(xiàn)場可利用絞車牽引單軌吊的方法，在外切眼上端頭安設(shè)30T絞車，然后創(chuàng)新性的將單軌吊與30T絞車施工鋼絲繩相結(jié)合，把拆卸的前部運(yùn)輸機(jī)前溜尾安全地從外切眼下部整體運(yùn)至上端頭，順利完成前部運(yùn)輸機(jī)溜尾運(yùn)輸及安裝任務(wù)。

② 在前后部運(yùn)輸機(jī)安裝完成前，提前做好運(yùn)輸機(jī)及采煤機(jī)電纜接頭工作，然后利用交接班期間，集中人員搬運(yùn)、敷設(shè)前后溜與煤機(jī)電纜。安排機(jī)電工對電纜進(jìn)行合茬，保證電纜安裝到位，確保合茬工程有序推進(jìn)。

③ 前后部運(yùn)輸機(jī)及支架合茬完成后，采用單體配合支架各上下側(cè)護(hù)和底調(diào)，對外切眼支架進(jìn)行調(diào)架，完成推移桿與前部運(yùn)輸機(jī)的快速搭接。

（5）整個(gè)施工期間人員較為復(fù)雜，且起拉吊運(yùn)大件工作量較大，需合理給各施工區(qū)域劃分責(zé)任人員并現(xiàn)場盯班，安排值班人員利用班前會時(shí)間詳細(xì)介紹各施工工序危害因素，讓安全作業(yè)在員工中達(dá)到外化于形、內(nèi)化于心的效果。

4 工程應(yīng)用及效益分析

工作面合茬已經(jīng)完成，開創(chuàng)了全國煤炭行業(yè)歷史上第一次智能化電液控工作面順利合茬新里程碑。通過提前籌劃、創(chuàng)新性的開展工作、合理安排、倒排工期等，整個(gè)合茬過程歷時(shí)72 h，保證了工作面順利可靠地投入生產(chǎn)，較計(jì)劃時(shí)間減少24 h，直接創(chuàng)效達(dá)1000余萬元。整個(gè)合茬過程杜絕了輕微傷及以上安全事故，較大降低了人工投入和施工勞動強(qiáng)度，節(jié)約回收的設(shè)備設(shè)施配件價(jià)值達(dá)50余萬元。

5 結(jié) 論

（1）提出了“技術(shù)分析+現(xiàn)場精準(zhǔn)調(diào)配”相結(jié)合的合茬對接方法，達(dá)到了技術(shù)指導(dǎo)生產(chǎn)目的。

（2）根據(jù)重力、阻力等分析，及時(shí)對工作面進(jìn)行數(shù)據(jù)性的調(diào)面，合理控制工作面運(yùn)輸機(jī)及支架的上竄下滑。

（3）通過在長短面合茬位置劃線，合理實(shí)現(xiàn)了兩面的精準(zhǔn)對接。

（4）在后部運(yùn)輸機(jī)頂板上方創(chuàng)新性采用“三角”木垛支護(hù)形式，保證了后部運(yùn)輸機(jī)上方頂板支護(hù)可靠性，實(shí)現(xiàn)了人員的安全作業(yè)。