大傾角首采工作面快速對接技術設計與應用

王志剛，潘志寧，高 楊

(北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司，北京 100013)

綜采工作面通常按標準矩形布置，但礦井在實際開拓過程中，受井田邊界、地質(zhì)構造、煤層賦存條件、綜采設備配套、資源回收等多因素制約，部分綜采工作面往往呈不規(guī)則布置[1-5]，諸如采用正向刀把布置或反向刀把布置、半刀把半圓弧過渡布置等，而正向刀把式工作面即刀把式工作面布置較為常見[6-11]。刀把式工作面通常形成前后兩個開切眼，回采過程中，工作面推進到刀把位置時再進行對接[12-19]。工作面對接主要是液壓支架與刮板輸送機對接，難點在于對接精度要求較高，對接后的支架間距不宜過大，更不允許出現(xiàn)支架重疊及咬架[20-23]。對于復雜地質(zhì)條件下大傾角煤層綜采工作面對接技術更難，尤其是礦井的首采工作面即面臨的對接技術難題。本文在以往研究基礎上，針對我公司托管運營銀星二號煤礦首采工作面的開采條件，對其工作面快速對接技術設計研究并進行了現(xiàn)場實踐，實現(xiàn)了安全高效快速對接，提高了礦井煤炭資源回采率。

1 工作面開采條件

該礦1131001綜采工作面為首采工作面，位于礦井113采區(qū)南翼，工作面長度為222m，走向長度為2040m。開采10#煤層，煤層傾角為12°～23°，煤層厚度平均2.9m。工作面布置了148組ZY6400/17/35D型液壓支架和2組ZYT6400/17/38D型端頭液壓支架。

開采10#煤偽頂為砂質(zhì)泥巖，呈薄層狀，粉砂質(zhì)結構，易破碎，隨采碎落；直接頂為粉砂巖，巨厚層狀，粉砂質(zhì)結構，夾薄層泥巖，層面見大量炭質(zhì)物；老頂為粗粒砂巖，巨厚層狀，粗粒砂質(zhì)結構，見斜層理，夾薄層細粒砂巖，堅硬，鈣質(zhì)膠結；直接底為粉砂巖，厚層狀，粉砂質(zhì)結構，層面見炭質(zhì)物；老底為細粒砂巖，巨厚層狀，細粒砂質(zhì)結構，見斜層理，層面見炭質(zhì)物，云母碎片，堅硬，鈣質(zhì)膠結。首采工作面綜合柱狀圖如圖1所示。

圖1 首采工作面綜合柱狀圖

因受積家井背斜構造影響，工作面掘進期間分為兩段布置為刀型工作面，分別為里側1#工作面和外側2#工作面，1#工作面傾斜長度為122m，安裝支架79組；2#工作面傾斜長度為100m，安裝支架71組，工作面總體走向長度為2040m，待1#工作面推進272m后與2#工作面進行對接，形成正常回采工作面，對接后傾斜長度為222m，支架150組；走向長度剩余1768m。1#、2#工作面對接位置平面如圖2所示。

圖2 1#、2#工作面對接位置平面

工作面掘進時未考慮偽斜角度問題，1#、2#工作面與兩回采巷道成垂直狀態(tài)，初采時，需調(diào)整1#工作面?zhèn)涡苯嵌龋阌诳刂乒ぷ髅孢\輸機，但給工作面對接造成一定困難，1#、2#面對接前，需將1#面調(diào)整至與2#面近似平行狀態(tài)，以此保證兩面順利對接。又因工作面背斜構造影響，工作面傾斜角度最大達17°；仰斜角度最大可達23°，隨回采，工作面傾角發(fā)生變化，偽斜角度極難調(diào)整，也對回采及兩面對接工作造成很大困難。1#、2#工作面對接位置預想剖面如圖3所示。

圖3 1#、2#工作面對接位置預想剖面(m)

2 工作面對接技術流程設計

基于工作面開采條件和設備配套情況及存在問題，以現(xiàn)有條件為基礎，設計出1#、2#工作面對接技術。整個工作面對接技術流程按時間進展可以分為四個階段，分別是準備階段、調(diào)整階段、合茬階段、調(diào)試階段，各階段詳細工作安排如下。工作面對接技術流程各階段如圖4所示。

圖4 工作面對接技術各階段流程

2.1 準備工作

預先在回風巷無極繩絞車尾輪上部20m位置及距2#工作面10m位置分別設置了一臺JSDB-16型回柱絞車，將絞車打牢戧、壓柱、地錨，鋼絲繩纏繞整齊，并確保鋼絲繩滿足使用長度。利用絞車結合滑車拖移6塊中部槽至對接位置，并碼放整齊。待1#工作面回采至對接位置后，將原運輸機機尾、電機、減速箱用JSDB-16型回柱絞車拖移至2#工作面機尾位置進行安裝。

2.2 調(diào)整工作面

1)1#工作面正?；夭芍辆鄬游恢?00m時，開始調(diào)整工作面，利用調(diào)整工作面?zhèn)涡苯嵌鹊姆椒▉碚{(diào)整對接架間距，此過程嚴格按照所給定激光線進行調(diào)節(jié)，保證對接后架間距200～300mm。

2)1#工作面回采至距對接位置20m時，調(diào)整對接點采高，工程技術人員負責測量對接點的采高情況，保證對接時采高一致，對接點上下5臺支架的側護板要收回到位。

3)距對接位置10m時，采煤機上行割煤必須放慢截割速度，并由專人現(xiàn)場指揮，隨時調(diào)整滾筒位置，逐漸將回風聯(lián)絡巷底板用煤矸或坑木墊起，保證運輸機機尾仰采推進順利過渡，確保支架、運輸機順利對接。

4)距對接位置5m時，逐漸調(diào)整1#工作面65#—79#支架段坡度，圓滑過渡使79#架與80#架對接位置坡度及角度盡量平緩，防止對接過程出現(xiàn)困難。

2.3 工作面對接合茬

1)當1#工作面煤壁與2#工作面煤壁割透達到對接條件后，首先接通2#工作面支架供、回液高壓管路，并對支架電液控操縱閥逐架進行安裝調(diào)試。人工鋪設運輸機高、低速電纜、采煤機電纜、供水管路等，并安裝在電纜夾內(nèi)。

2)將采煤機牽引停至刮板運輸機機頭位置，切斷采煤機、運輸機電源，在1#工作面機尾位置斷開刮板運輸機上鏈，拆除運輸機機尾(包括電機、減速箱等)及三塊過渡槽，將機尾及過渡槽用JSDB-16回柱絞車拖移至2#工作面機尾位置進行安裝，同時將預留的6塊中部槽對接完好。安裝時，將鏈條及刮板穿過中部槽、過渡槽及機頭部并對接嚴密，待運輸機安設、對接完成后，將運輸機與相對應支架連接可靠。

3)工作面支架及運輸機對接完畢后，鋪設2#工作面刮板運輸機上鏈并連接相應的刮板及聯(lián)接環(huán)，張緊工作面運輸機鏈條，調(diào)整支架，使對接的中部槽縫隙吻合，并符合試運轉條件。

2.4 工作面調(diào)試生產(chǎn)

運輸機符合試運轉條件后，進行低速點動試運轉，將之前老舊底鏈轉至上部并檢查鏈條情況，及時更換存在隱患的鏈條及刮板、螺栓，確保正常生產(chǎn)。

3 工作面對接技術應用

3.1 工作面對接安排

根據(jù)生產(chǎn)安排情況，1#工作面將于6月27日推進至合茬位置，1131001工作面對接合茬工作計劃6月27日開始，計劃7d完成，計劃工期見表1，作業(yè)代號可替代詳細工作量。

表1 工作面對接合茬計劃工期

實際1#工作面于6月28日推進至合茬位置，合理組織，跟緊相關工作量，將所有工作量進行分解細化，集最大力量保障大小面對接合茬工作的順利進行。僅用4d時間便完成了工作面對接工作，比計劃工期提前了3d。實際工期如圖5所示。

表2 工作面對接合茬實際工期

圖5 工作面對接工期對比圖

大小面合茬工作的順利完成后，合茬處79#與80#支架間距為80mm，該處刮板運輸機溜槽間距為+40mm，自此工作面進入了正常狀態(tài)，順利完成當月的生產(chǎn)任務，并使得礦井自投產(chǎn)僅僅兩個月內(nèi)達到設計產(chǎn)能，提前完成了達產(chǎn)目標。

3.2 工作面對接技術重點

1)測量精準控制糾偏工作貫穿整個過程，是工作面對接技術的重要關鍵環(huán)節(jié)。為保證1#、2#工作面順利對接，由技術人員在運輸巷、回風巷、2#工作面巷道中心及2#工作面中心對應運輸巷位置等相關位置進行測量放線標定。為合面工作更加精準，技術部門在2#工作面80#支架位置安設了一部激光指向儀，用全站儀重新確認了2#工作面方位，標定了準確的激光線位置，同時在2#工作面對應運輸巷煤壁位置標定一條煤壁線以便觀察，以此來確定1#、2#工作面對接支架間的誤差?；夭善陂g，須嚴格按標定的激光線進行作業(yè)。

2)1#工作面推進至距2#工作面100m時，技術部門放置激光線由2#工作面指向1#工作面，來保障1#、2#工作面對接前79#與80#支架間距控制。

3)因2#工作面坡度變化過大，對接處1#工作面推進至距2#工作面10m時，及時調(diào)整1#工作面60#—79#架的坡度走向，以確保對接時79#與80#支架的傾角以保證兩支架合適對接。

4)2#工作面140#—150#支架處為一急下坡，對接后需調(diào)整支架的坡度以保證與140#前部支架順應坡度。

5)工作面煤機電纜與運輸機后驅高低速電纜的后竄及電源搭接，運輸機老舊鏈條的排查及更換。

4 結 論

1)根據(jù)1131001首采工作面開采條件和設備配套情況，設計了工作面對接技術流程，按準備階段、調(diào)整階段、合茬階段、調(diào)試階段四個階段進行。

2)測量精準控制糾偏是工作面對接合茬的重要關鍵環(huán)節(jié)，貫穿工作面對接的整個過程，是確保液壓支架和刮板運輸機快速成功對接的重要基礎保障。

3)合理組織施工作業(yè)，嚴格執(zhí)行工作面對接技術流程，細化工作量，實現(xiàn)了工作面快速安全高效的對接，工作面步入正常狀態(tài)，為今后正常有序的生產(chǎn)打下堅實的基礎。