切眼單巷設(shè)計(jì)及反向安裝工藝實(shí)踐與應(yīng)用

尹 華，張 帥，賈 鵬

(國(guó)電建投內(nèi)蒙古能源有限公司察哈素煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

國(guó)電建投內(nèi)蒙古能源有限公司察哈素煤礦31采區(qū)，有2-2、3-1等2個(gè)主要可采煤層。31采區(qū)3-1煤層布置厚煤層綜采面，煤層內(nèi)采用連續(xù)前進(jìn)式開采順序，綜采面采用大采高一次采全高綜合機(jī)械化采煤工藝。

正是各綜采面之間采用的是連續(xù)前進(jìn)式開采順序，再加上3-1煤層直接底為0.5m～2.0m的泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖，且含有0.4m～0.8m不等的高嶺土巖層，使得待安裝的綜采面在經(jīng)受了相鄰的上一個(gè)綜采面回采期間周期來(lái)壓影響之后，其回風(fēng)順槽礦壓顯現(xiàn)明顯，底板底鼓嚴(yán)重。即便對(duì)回風(fēng)順槽進(jìn)行了底板維護(hù)，并硬化了巷道底板，回風(fēng)順槽還是失去了特種車運(yùn)輸功能。

1 雙切眼設(shè)計(jì)和正向安裝及存在的問(wèn)題

國(guó)家能源集團(tuán)神華神東煤炭集團(tuán)，其下屬大型現(xiàn)代化煤礦綜采面多采用雙切眼設(shè)計(jì)。雙切眼設(shè)計(jì)主要包括主切眼、輔助切眼、主輔切眼聯(lián)絡(luò)巷和主輔切眼煤柱。以該礦31309綜采面原設(shè)計(jì)為例，綜采面寬度290.08m，煤柱寬度25m，主輔切眼聯(lián)絡(luò)巷5條，一般采用連采機(jī)雙巷掘進(jìn)工藝進(jìn)行掘進(jìn)，總巷道掘進(jìn)工程量約830m，掘進(jìn)周期約45d。綜采面設(shè)備安裝工作，以平行作業(yè)為主，穿插作業(yè)為輔，安裝周期一般15d左右，如圖1所示。

圖1 雙切眼設(shè)計(jì)巷道布置示意

1.1 重車運(yùn)輸路線

重車自回風(fēng)順槽(09)開口段進(jìn)入綜采面安裝區(qū)域回風(fēng)順槽(09)，順槽皮帶機(jī)部件分流至膠運(yùn)順槽(08)皮帶機(jī)安裝范圍，轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車組件經(jīng)斜聯(lián)絡(luò)巷(10)依次分流至轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車等組裝范圍，采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架等分流至輔助切眼(6)內(nèi)，并經(jīng)主輔切眼聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入主切眼內(nèi)。

1.2 空車運(yùn)輸路線

重車卸載后，順槽皮帶機(jī)部件車輛就近通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入回風(fēng)順槽(09)，轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車組件車輛經(jīng)斜聯(lián)絡(luò)巷(10)進(jìn)入回風(fēng)順槽(09)，采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架等車輛經(jīng)主切眼對(duì)過(guò)的聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入回風(fēng)順槽，全部空車自回風(fēng)順槽(09)離開綜采面安裝區(qū)域。

1.3 膠運(yùn)順槽內(nèi)設(shè)備設(shè)施安裝順序

膠運(yùn)順槽皮帶機(jī)自順槽機(jī)頭硐室位置開始安裝，直至整個(gè)皮帶機(jī)安裝完成；膠運(yùn)順槽轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車，自轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾(即刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭)位置開始安裝，依次完成轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車的組裝工作。

1.4 主切眼內(nèi)正向安裝順序

先安裝刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭，再依次組裝刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽，穿刮板鏈；溜槽組裝至采煤機(jī)滾筒窩位置時(shí)，先將滾筒、搖臂存放在滾筒窩內(nèi)，再將采煤機(jī)機(jī)身(附帶機(jī)身下溜槽)對(duì)接到刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽上，然后繼續(xù)對(duì)接刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽至全部組裝完畢；液壓支架安裝要滯后刮板運(yùn)輸機(jī)10m～15m，直至全部安裝完畢；機(jī)頭側(cè)端頭液壓支架安裝完畢后，穿插組裝刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭電機(jī)，液壓支架的安裝超過(guò)采煤機(jī)滾筒窩后穿插組裝采煤機(jī)滾筒、搖臂。

1.5 存在的主要問(wèn)題

以該礦31309綜采面原設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明：①雙切眼設(shè)計(jì)，巷道掘進(jìn)工程量約830m，掘進(jìn)周期約45天，掘進(jìn)工程量大，掘進(jìn)周期長(zhǎng)；②主輔切眼之間的煤柱無(wú)法回收，一個(gè)綜采面將因此損失掉25m的推進(jìn)距離，即合計(jì)減少約4.6萬(wàn)t可采煤量；③增加了防火密閉的構(gòu)筑數(shù)量，回風(fēng)順槽(09)砼底板硬化3 900m，砼量投入成本達(dá)400萬(wàn)元左右；④回風(fēng)順槽(09)將來(lái)受31309綜采面回采周期來(lái)壓影響后底鼓3 400m以上，將產(chǎn)生約1.1萬(wàn)m3的固體廢棄物，將占用約670m的排矸巷。由此可知，一味地追求安裝速度，不僅造成了資源浪費(fèi)，而且顯著增加了成本投入。

2 單切眼設(shè)計(jì)和反向安裝工藝

針對(duì)雙切眼設(shè)計(jì)和正向安裝作業(yè)前后存在的主要問(wèn)題，該礦以3-1煤層31309綜采面切眼設(shè)計(jì)和安裝為突破口，展開了深入分析和科學(xué)研究，并于2017年初完成了單切眼設(shè)計(jì)和反向安裝工藝。

單切眼設(shè)計(jì)主要包括切眼、調(diào)車硐室、采煤機(jī)滾筒窩和切眼對(duì)過(guò)措施聯(lián)絡(luò)巷，其中采煤機(jī)滾筒窩一般布置在靠近機(jī)尾的位置。仍以該礦31309綜采面單切眼設(shè)計(jì)為例，綜采面寬度290.08m，切眼內(nèi)部及其附近設(shè)有調(diào)車硐室7個(gè)，采用連采機(jī)單巷掘進(jìn)工藝進(jìn)行掘進(jìn)，總巷道掘進(jìn)工程量約407m，掘進(jìn)周期約30d。綜采面設(shè)備安裝工作，仍以平行作業(yè)為主，穿插作業(yè)為輔，安裝周期一般20d左右，如圖2所示。

圖2 單切眼設(shè)計(jì)巷道布置示意

2.1 重車運(yùn)輸路線

重車自回風(fēng)順槽(09)開口段進(jìn)入綜采面安裝區(qū)域，然后全部進(jìn)入膠運(yùn)順槽(08)，順槽皮帶機(jī)機(jī)頭硐室部件則分流至機(jī)頭硐室，皮帶機(jī)“H”架、縱梁、托輥架等皮帶機(jī)部件沿膠運(yùn)順槽(08)開采幫貼幫存放，轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車組件則直接運(yùn)送到安裝范圍，采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架等經(jīng)斜聯(lián)絡(luò)巷(10)分流至回風(fēng)順槽(9)內(nèi)，再經(jīng)切眼對(duì)過(guò)的措施聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入切眼安裝范圍。要求：①特種車要多車同進(jìn)同出綜采面安裝區(qū)域，可臨時(shí)進(jìn)出沿途調(diào)車硐室來(lái)避讓車輛；②非特種車輛必須主動(dòng)避讓特種車輛；③空車避讓重車。

2.2 空車運(yùn)輸路線

重車卸載后，機(jī)頭硐室空車通過(guò)就近聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入回風(fēng)順槽(09)開口段，膠運(yùn)順槽(08)內(nèi)空車沿原路返回到回風(fēng)順槽(09)開口段，切眼內(nèi)空車沿原路返回到回風(fēng)順槽(09)開口段，所有空車最終由回風(fēng)順槽(09)開口段離開綜采面安裝區(qū)域。其中，非特種車輛空車，可就近通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入回風(fēng)順槽(09)，然后沿回風(fēng)順槽(09)及其開口段離開綜采面安裝區(qū)域。

2.3 綜采面設(shè)備設(shè)施安裝順序

①機(jī)頭硐室皮帶機(jī)機(jī)頭，膠運(yùn)順槽(08)內(nèi)轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、單軌吊及管線、設(shè)備列車等，切眼內(nèi)設(shè)備設(shè)施，采用平行作業(yè)方式進(jìn)行安裝作業(yè)；②最后組織膠運(yùn)順槽(08)皮帶機(jī)中間部分安裝作用。

2.4 切眼內(nèi)設(shè)備反向安裝作業(yè)

①準(zhǔn)確定位刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾、機(jī)頭位置，并在機(jī)尾、機(jī)頭之間每隔35m標(biāo)注一個(gè)溜槽長(zhǎng)度精準(zhǔn)控制點(diǎn)，以確保自機(jī)尾安裝刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽至機(jī)頭后，機(jī)頭實(shí)際位置偏差不超過(guò)200mm；②自機(jī)尾位置開始安裝刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾、溜槽，穿鏈條，液壓支架滯后刮板運(yùn)輸機(jī)10m～15m開始安裝；③溜槽組裝至采煤機(jī)滾筒窩位置時(shí)，先將滾筒、搖臂存放在滾筒窩內(nèi)，再將采煤機(jī)機(jī)身(附帶機(jī)身下溜槽)對(duì)接到刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽上，然后繼續(xù)對(duì)接刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽；④機(jī)尾側(cè)端頭液壓支架安裝完畢后，穿插組裝刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾電機(jī)，液壓支架安裝超過(guò)采煤機(jī)滾筒窩后開始穿插組裝采煤機(jī)滾筒、搖臂，最后組裝刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭及機(jī)頭電機(jī)。

3 效果對(duì)比

與雙切眼設(shè)計(jì)及正向安裝作業(yè)相比，單切眼設(shè)計(jì)與反向安裝作業(yè)優(yōu)勢(shì)非常明顯。407m，掘進(jìn)周期約30d。綜采面設(shè)備安裝工作，仍以平行作業(yè)為主，穿插作業(yè)為輔，安裝周期一般20d左右。

仍以該礦31309綜采面新的單切眼設(shè)計(jì)與反向安裝作業(yè)為例進(jìn)行說(shuō)明：①單切眼設(shè)計(jì)，巷道掘進(jìn)工程量約407m，不足之前的49%，掘進(jìn)周期則降低15d，僅為之前的66.7%，總掘進(jìn)工程量和掘進(jìn)周期下降非常明顯；②沒(méi)有留主輔切眼煤柱，相當(dāng)于綜采面增加了25m的推進(jìn)距離，即多采出原煤約4.6萬(wàn)t，提高了綜采面回采率；③顯著減少了防火密閉的構(gòu)筑數(shù)量，回風(fēng)順槽(09)砼底板硬化量約500m，是之前砼底板硬化量的12.8%，砼量投入成本減少約349萬(wàn)元；④回風(fēng)順槽(09)里段硬化的500m巷道，將來(lái)受31309綜采面回采周期來(lái)壓影響后底鼓量小，基本不需要起底，也就是說(shuō)基本不產(chǎn)生固體廢棄物。由此可見，采用單切眼設(shè)計(jì)和反向安裝作業(yè)，不僅能夠節(jié)支降耗，綜采面投產(chǎn)日期反而可以提前10d以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

由國(guó)電建投內(nèi)蒙古能源有限公司察哈素煤礦自主設(shè)計(jì)完成的單切眼設(shè)計(jì)及其反向安裝作業(yè)工藝，總掘進(jìn)工程量和掘進(jìn)周期均下降明顯，既提高了綜采面回采率，又減少了防火密閉的構(gòu)筑數(shù)量、砼底板硬化量、固體廢棄物排放量，且相比較之下綜采面的投產(chǎn)日期還可以提前10d以上，優(yōu)勢(shì)顯而易見。該技術(shù)亦適用于中厚煤層綜采面。

目前，該單切眼設(shè)計(jì)及其反向安裝作業(yè)工藝已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專利(“一種礦井綜采面巷道布置結(jié)構(gòu)”，專利號(hào)ZL201821050957.7)。若面向具有同類需求的井工煤礦及相關(guān)企業(yè)大力推廣該技術(shù)，一來(lái)可以解決綜采面切眼巷道布置和安裝中的一些關(guān)鍵問(wèn)題，二來(lái)可作為相關(guān)企業(yè)節(jié)支降耗的重要措施之一。