綜采工作面快速搬家系統(tǒng)工藝優(yōu)化及應(yīng)用

張 浩，任繼飛，張 輝，張文平

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)朔煤小峪煤業(yè)有限公司，山西 朔州 038300）

0 引言

隨著礦井逐漸實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，采煤機(jī)械化程度不斷提高，使用設(shè)備不斷改進(jìn)，煤炭產(chǎn)量逐步提高，然而綜采工作面倒面時(shí)間仍然相對(duì)較長(zhǎng)，停采支護(hù)和液壓支架的撤離穩(wěn)裝是綜采工作面搬家倒面的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作業(yè)時(shí)間占比達(dá)到70%。傳統(tǒng)搬家工期一般為50～60 d，搬家倒面時(shí)間的長(zhǎng)短直接決定了煤礦的生產(chǎn)銜接和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)作業(yè)過程存在一定的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)性，停采支護(hù)和支架撤離穩(wěn)裝時(shí)面臨以下問題：①環(huán)節(jié)復(fù)雜，設(shè)備投入多，不利于管理與維護(hù)；②受礦井巷道布局限制，工作面無法使用先進(jìn)工具進(jìn)行穩(wěn)裝撤除；③人員投入多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低；④使用絞車拖架、調(diào)架不安全因素多，鋼絲繩易斷、易崩彈，支架易傾倒，安全隱患多。因此，本文結(jié)合小峪煤業(yè)公司的綜采工作面，進(jìn)行了搬家系統(tǒng)工藝優(yōu)化和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了安全、高效搬家。

1 工作面概況

小峪煤田煤層埋深淺，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，采用斜井開拓。8104綜采工作面位于19號(hào)層南I輔盤區(qū)，工作面標(biāo)高為（1 125～1 133 m），可采長(zhǎng)度842 m，面積136 650 m2，走向長(zhǎng)911 m，傾斜長(zhǎng)160 m，采高3.2 m，工業(yè)儲(chǔ)量61.2192 Mt，可采儲(chǔ)量54.9 Mt。

工作面使用Z Y6400/18.5/38型液壓支架，共110架，重量每架25 t，MG300/700-WD型采煤機(jī)，1臺(tái)，SG Z830/630型刮板輸送機(jī)，1部。

2 停采工藝流程

距停采線20 m時(shí)，調(diào)整工作面，檢查設(shè)備→距停采線12 m時(shí)，打設(shè)固定網(wǎng)錨桿→鋪、聯(lián)網(wǎng)→上鋼絲繩→停止移架→擴(kuò)機(jī)道→支護(hù)（錨桿、錨索加W鋼帶、組合錨索）→施工絞車硐→劈角。

3 停采支護(hù)工藝優(yōu)化

3.1 鋼梁停采支護(hù)工藝

工作面支架前梁端距停采線6.7 m時(shí)，開始在支架頂梁上鋪設(shè)第一排搭接鋼梁，當(dāng)工作面支架前梁端距停采線5.4 m時(shí)，開始在支架頂梁上鋪設(shè)第二排搭接鋼梁，搭接梁選用3 m長(zhǎng)的11號(hào)礦用工字鋼梁。上搭接鋼梁時(shí)每架上2根，從最后一架開始，將支架降到位，將鋼梁平行于工作面鋪設(shè)在支架距頂梁前端0.5 m位置處，兩側(cè)外露長(zhǎng)度為0.75 m。照此做法，每2根鋼梁搭接長(zhǎng)度0.75 m，然后往前依次順延，搭接梁上完后即時(shí)將支架接頂升緊。

3.2 鋼梁停采支護(hù)工藝弊端

同盤區(qū)8128工作面在鋪網(wǎng)后使用11號(hào)礦用工字鋼梁，其作為搭接梁和挑梁對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。鋼梁支護(hù)在實(shí)際支護(hù)作業(yè)中存在著較多的弊端：鋼梁自身較重，搭接梁長(zhǎng)3 m，挑梁長(zhǎng)4 m，在操作中2人或3人抬至支架上方比較吃力，鋼梁滑落容易砸傷人員，安全隱患多；每一根鋼梁均需多人配合作業(yè)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，使整個(gè)工作面支護(hù)完成耗時(shí)較長(zhǎng)。方案1鋼梁停采支護(hù)如圖1所示。

3.3 鋼絲繩柔性停采支護(hù)工藝

根據(jù)小峪煤業(yè)南I輔盤區(qū)實(shí)際情況，結(jié)合該盤區(qū)頂板條件，現(xiàn)將鋼梁支護(hù)更改為鋼絲繩柔性支護(hù)。方案2鋼絲繩柔性停采支護(hù)如圖2所示。

具體為：頭道網(wǎng)網(wǎng)片連好后，上首道鋼絲繩（距離網(wǎng)軸間距1.0 m）。鋼絲繩兩端使用專用固定器具固定在兩順槽頂板。每200 mm與頂網(wǎng)鉸接一次，用14號(hào)鐵絲雙股扭結(jié)，不得少于3圈。鋼絲繩壓在支架頂梁與頂板之間。把鋼絲繩平行工作面拉直，并且與金屬網(wǎng)連接，再割進(jìn)0.8 m后，在支架頂梁上鋪設(shè)第2根鋼絲繩，之后每0.8 m上1根鋼絲繩共4道，然后以0.6 m間距共上7道，總共上12道鋼絲繩。

3.4 安全經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

通過應(yīng)用工字鋼梁和鋼絲繩2種停采支護(hù)工藝，具體對(duì)比分析見表1。

表1 安全經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析表

4 撤離穩(wěn)裝液壓支架工藝

4.1 絞車撤離穩(wěn)裝液壓支架工藝

傳統(tǒng)撤離和穩(wěn)裝液壓支架工藝使用的是絞車配合滑輪。

撤離支架方案如圖3所示，1號(hào)雙速絞車通過連接在掩護(hù)架立柱上的滑輪來改變力的方向，然后將支架從工作面撤離出來，利用2號(hào)絞車將支架裝上平板車帶出工作面。穩(wěn)裝支架方案如圖4所示，液壓支架由600 mm軌道運(yùn)輸?shù)桨惭b位置，通過1、2號(hào)2部絞車對(duì)拉調(diào)向，使用單體支柱配合將液壓支架安裝到位。

圖3 絞車?yán)浦Ъ艹冯x方式

圖4 絞車?yán)浦Ъ芊€(wěn)裝方式

使用雙速絞車撤離和穩(wěn)裝液壓支架存在較明顯的缺點(diǎn)：?jiǎn)渭円揽拷g車生拉硬拽，安全隱患多，同時(shí)步驟繁瑣，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

4.2 “機(jī)械手”撤離穩(wěn)裝液壓支架工藝

結(jié)合礦井的實(shí)際情況，8104工作面引進(jìn)了TY H300型和TYA300型液壓支架調(diào)移裝置，用于撤離和穩(wěn)裝液壓支架。該裝置以工作面乳化液泵站為動(dòng)力源，不受拆架點(diǎn)供電線路等因素影響；使用時(shí)操作操縱閥柄，方便靈活，操作人員在掩護(hù)架下和'機(jī)械手'機(jī)身后近距離操作，安全且便于觀察拆除支架周圍頂板和調(diào)向時(shí)的狀況，提高了安全系數(shù)。

1）“機(jī)械手”技術(shù)參數(shù)，見表2、表3。

表2 TY H300型液壓支架調(diào)移裝置

表3 TYA300型液壓支架調(diào)移裝置

2）“機(jī)械手”撤離液壓支架過程。具體步驟如圖5所示。

圖5 “機(jī)械手”撤離液壓支架過程

調(diào)移裝置通過橫梁銷軸與掩護(hù)支架的推移油缸連接固定，掛鉤鉤于支架前端兩側(cè)鉤掛口，操作控制手柄，控制提升油缸提升大臂，帶動(dòng)待撤支架移動(dòng)?？刂菩D(zhuǎn)油缸向煤壁側(cè)旋轉(zhuǎn)，使大臂帶動(dòng)待撤支架向煤墻一側(cè)擺動(dòng)。操作控制手柄，控制中間大臂內(nèi)拉伸油缸將內(nèi)臂伸出，使待撤支架側(cè)向偏轉(zhuǎn)一定角度，若需求角度較大，則重復(fù)拖拽。用絞車將液壓支架拉出或就近裝車，完成撤除。

3）“機(jī)械手”穩(wěn)裝液壓支架過程。將待安裝支架運(yùn)送到調(diào)移裝置旁，通過兩側(cè)牽引裝置將支架拉上滑臺(tái)。牽引千斤將待安裝支架在滑臺(tái)上掉向90°。用中間推移裝置將支架推移到與已安裝支架旁，同時(shí)在反作用力下，調(diào)移裝置向后自移，如圖6所示。

圖6 “機(jī)械手”撤離液壓支架過程

4.3 安全經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析（見表4）

表4 安全經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

5 結(jié)語

綜采工作面搬家是煤礦生產(chǎn)銜接的重要部分，通過分析8104工作面搬家倒面中具體的停采支護(hù)環(huán)節(jié)和液壓支架的撤離和穩(wěn)裝環(huán)節(jié)，從改進(jìn)工藝和使用新設(shè)備兩方面入手，優(yōu)化系統(tǒng)流程，全面提高工作面拆除與穩(wěn)裝速度。通過一系列系統(tǒng)工藝優(yōu)化，在工作面搬家過程中，職工的人身安全得到保障、勞動(dòng)強(qiáng)度從根本上減輕，同時(shí)又提高作業(yè)效率，大幅度縮短綜采工作面的搬家周期。在類似條件的綜采面采用上述搬家工藝，會(huì)取得明顯的效果，值得推廣應(yīng)用。