大采高綜采工作面切眼擴(kuò)幫成巷及支架安裝一體化技術(shù)研究與應(yīng)用

王東

（冀中能源股份有限公司 東龐礦北井，河北 邢臺 054000）

1 概 述

東龐礦21221工作面綜采工作面采用擴(kuò)老塘側(cè)、就位6.5 m高架的工藝，通過采用配備滑移式臨時支護(hù)裝置的擴(kuò)安一體化設(shè)備，使工作面切眼擴(kuò)幫與支架安裝就位工作實(shí)現(xiàn)了平行作業(yè)。切眼擴(kuò)幫滑移式臨時支護(hù)裝置配合待就位支架進(jìn)行就位，取消了擴(kuò)幫區(qū)域頂板支護(hù)工序。切眼提前鋪設(shè)專用模塊軌道，使用液壓支架調(diào)移裝置（由電牽引車和安裝叉車組成）將整架運(yùn)輸至擴(kuò)幫區(qū)域進(jìn)行調(diào)向、就位，避免了安裝工藝中的困難。同時21221綜采工作面擴(kuò)塘側(cè)、就位6.5 m高架的工藝可以多回收煤炭資源，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，縮短了工作面搬家的時間，提高安裝效率，確保高架工作面安裝的安全性。

2 項(xiàng)目內(nèi)容

2.1 項(xiàng)目內(nèi)容

（1）21221綜采工作面提前掘進(jìn)橫截面高×寬為5 m×4 m的初切眼，切眼機(jī)頭老塘側(cè)施工20 m長擴(kuò)安一體化設(shè)備硐室，平行切眼機(jī)尾施工電牽引車硐室以及老塘側(cè)施工慢速絞車硐室，切眼安裝SGZ1250刮板機(jī)及皮帶巷運(yùn)煤系統(tǒng)。

（2）擴(kuò)安一體化設(shè)備硐室安裝滑移式臨時支護(hù)裝置、煤礦用挖掘式裝載機(jī)，切眼安裝液壓支架調(diào)移裝置1套載物裝置（以下稱安裝叉車）和移動裝置（以下稱電牽引車）以及鋪設(shè)液壓支架調(diào)移裝置專用模塊軌道組成。

（3）切眼首先安裝2臺ZYT10800/28/55D型端頭支架，11臺ZY10800/30/65D液壓支架。

（4）切眼老塘側(cè)擴(kuò)橫截面高×寬為5 m×4 m，挖掘式裝載機(jī)配合側(cè)卸裝巖機(jī)出煤，支架安裝位置擴(kuò)出后側(cè)卸裝巖機(jī)開至挖掘式裝載機(jī)前方。

（5）6.5 m高架從卡軌車回繩站利用慢速絞車運(yùn)至切眼機(jī)尾處上安裝叉車，電牽引車運(yùn)至支架就位處，實(shí)現(xiàn)邊擴(kuò)邊安。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性

東龐礦21215～21221綜采工作面6.5 m高架整體搬家工作預(yù)計(jì)將于7月初至8月中旬進(jìn)行。6.5 m高架綜采設(shè)備數(shù)量多、噸位大、搬運(yùn)設(shè)備特殊，縮短綜采工作面設(shè)備搬家時間是現(xiàn)代化礦井必須面對的問題之一。該礦傳統(tǒng)6.5 m綜采支架安裝工藝需先將工作面切眼擴(kuò)幫4 m達(dá)到9.5 m寬，并對頂幫進(jìn)行錨梁網(wǎng)配合槽鋼錨索支護(hù)和切眼內(nèi)加打2道單體鉸接頂梁加強(qiáng)支護(hù)，安裝作業(yè)時將支架通過滑道采用絞車配合滑輪、大鏈拖拽的方式達(dá)到合適的擺放位置及角度進(jìn)行就位，同時需將兩排單體隨著支架安裝逐步拆除。傳統(tǒng)的安裝工藝及裝備在生產(chǎn)過程中存在一定的局限性，工作面安裝過程中，切眼需擴(kuò)幫后再進(jìn)行支架就位，安裝施工工期長；切眼擴(kuò)幫需要大量的支護(hù)材料，頂板跨度大、支護(hù)時間長，頂板管理存在隱患；切眼安裝、運(yùn)輸需絞車配合滑輪、大鏈進(jìn)行拖拽，安全系數(shù)小。

21221工作面綜采工作面采用擴(kuò)老塘側(cè)、就位6.5 m高架的工藝通過采用配備滑移式臨時支護(hù)裝置的擴(kuò)安一體化設(shè)備，使工作面切眼擴(kuò)幫與支架安裝就位工作實(shí)現(xiàn)了平行作業(yè)。切眼擴(kuò)幫滑移式臨時支護(hù)裝置配合待就位支架進(jìn)行就位，取消了擴(kuò)幫區(qū)域頂板支護(hù)工序。切眼提前鋪設(shè)專用模塊軌道，使用液壓支架調(diào)移裝置（由電牽引車和安裝叉車組成）將整架運(yùn)輸至擴(kuò)幫區(qū)域進(jìn)行調(diào)向、就位，避免了安裝工藝中的死拉硬拽。同時21221綜采工作面擴(kuò)塘側(cè)、就位6.5 m高架的工藝可以多回收煤炭資源，縮短了工作面搬家的時間，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 實(shí)施方案

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）在下端頭處下幫側(cè)掘一個寬4.0 m、高5.0 m、長15 m的設(shè)備安裝硐室，并在上端頭處平行切眼方向開一個寬7 m、高4 m、深4 m的電牽引車硐室，同時在平行回順方向開一個寬4 m、高4 m、深4 m的絞車硐室，如圖1所示。

圖1 東龐礦擴(kuò)幫安裝巷道準(zhǔn)備示意Fig.1 Roadway preparation for expansion and installation in Dongpang Mine

（2）首先在下端頭處安設(shè)端頭支架。

（3）然后在該處繼續(xù)安裝轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)尾、使轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶機(jī)尾搭接好，形成運(yùn)順出貨系統(tǒng)。

（4）在預(yù)先開出的導(dǎo)向切眼處安裝運(yùn)輸機(jī)、將機(jī)頭搭接在轉(zhuǎn)載機(jī)尾上，同時將機(jī)尾安裝在回順三角點(diǎn)處并回縮在導(dǎo)向切眼內(nèi)，且不安設(shè)電機(jī)減速器。這樣就形成工作面到運(yùn)順的出貨系統(tǒng)。

3.2 安裝過程

（1）在回順三角點(diǎn)處安裝卸車機(jī)構(gòu)、并在回順液壓支架組裝硐室處，安裝移動式液壓支架起重裝置并形成臨時泵站。

（2）用履帶吊車在回順三角點(diǎn)處，平行切眼方向先鋪設(shè)10 m左右的模塊化軌道，然后將電牽引車安裝叉車安裝在該段模塊化軌道上。并形成電源及液壓動力系統(tǒng)。

（3）繼續(xù)用履帶吊車將模塊化軌道放到安裝叉車上，然后開動電牽引車牽引著安裝叉車鋪設(shè)模塊化軌道直到運(yùn)順三角點(diǎn)處。

（4）用履帶吊車將綜掘機(jī)、滑移底座、推移裝置、滑移式臨時支護(hù)裝置、先后放到安裝叉車并運(yùn)順到前三角點(diǎn)設(shè)備安裝硐室處，按順序組裝就位，然后將可旋轉(zhuǎn)小溜子安裝到該處，小溜子機(jī)頭固定在工作面運(yùn)輸機(jī)上，機(jī)尾安裝在硐室煤壁處（圖2）。

圖2 東龐礦擴(kuò)幫安裝設(shè)備布置工藝示意Fig.2 Equipment layout for expansion and installation in Dongpang Mine

（5）將整體支架通過卸車機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)安裝叉車上，使用電牽引車將該組支架運(yùn)輸?shù)角叭屈c(diǎn)處，貼近端頭支架依次安裝就位，直到接近滑移式臨時支護(hù)后側(cè)。

（6）開動綜掘機(jī)切割煤壁掘進(jìn)1 m左右，并使用掘進(jìn)機(jī)炮頭將截割下來煤炭擺動到可橫搭溜子的機(jī)尾上，同時開動溜子將煤炭運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅娴倪\(yùn)輸機(jī)上，再運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)順轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)上運(yùn)走。

（7）先將滑移式臨時支架的伸縮梁及時伸出，在降下后架頂梁、抬起底腳向前移動，升起后架立柱使后架支撐起頂、底板，并保證后架伸縮梁伸出支護(hù)好后側(cè)頂板。

（8）將小溜子向煤壁方向竄動4.0 m，即溜子機(jī)頭竄到煤壁內(nèi)不干涉模塊化軌道運(yùn)輸支架。然后使用電牽引安裝叉車將組裝好的支架運(yùn)輸?shù)桨惭b位置（尾部朝前），如圖3所示，使用電牽引安裝叉車上的支架就位千斤頂并配合該支架的推移千斤頂，邊旋轉(zhuǎn)、邊調(diào)整使支架安裝就位，升起該支架同時收回滑移式支架的后伸縮梁，使該支架支撐頂板。即一組支架安裝完成。

圖3 支架就位示意Fig.3 Schematic diagram of support in place

（9）使用綜掘機(jī)滑移底座推移裝置將綜掘機(jī)向前推移一個步距，同時將滑移臨時支架向前推移一個步距。

（10）將電牽引安裝叉車回到回順三角點(diǎn)處，準(zhǔn)備運(yùn)輸下一組支架，然后將小溜子向運(yùn)輸機(jī)方向竄回4.0 m，即將小溜子機(jī)頭搭接在工作面大運(yùn)輸機(jī)上，并且沿著運(yùn)輸機(jī)向機(jī)尾方向移動一個步距。

（11）繼續(xù)開動綜掘機(jī)截割煤壁，開始下一個循環(huán)的工作，如此循環(huán)將支架安裝完畢（圖4）。

圖4 擴(kuò)安一體化設(shè)備布置Fig.4 Equipment layout of lengthening and installation integration

（12）拆除擴(kuò)幫設(shè)備裝車運(yùn)走。最后在機(jī)尾處安裝采煤機(jī)并將運(yùn)輸機(jī)尾延伸到回順三角點(diǎn)，再將機(jī)尾電機(jī)減速器安裝好。接線試運(yùn)轉(zhuǎn)，安裝工作完成。

4 效益分析

4.1 節(jié)省搬家時間計(jì)算

21221綜采工作面安裝、擴(kuò)幫就位支架161 m，每班擴(kuò)3排，每天按9.6 m計(jì)算，可節(jié)省擴(kuò)幫17 d；切眼鋪設(shè)專用模塊軌道需1 d時間，可節(jié)省切眼鋪道2 d，共節(jié)省19 d。

4.2 節(jié)省支護(hù)材料計(jì)算

21221綜采工作面切眼總長度161 m，切眼初掘5.5 m寬，擴(kuò)深4 m，擴(kuò)完后切眼寬度達(dá)到9.5 m。頂板支護(hù)要求，頂錨桿采用φ22 mm×2 400 mm左旋無縱肋螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×800 mm，頂錨索采用φ17.8 mm×8 500 mm鋼絞線，間排距2.0 m×2.4 m。平均每米節(jié)約頂錨桿8.75套、頂錨索0.83套。按礦井現(xiàn)行人工定額及材料費(fèi)，每米節(jié)約費(fèi)用1 000元，可節(jié)約支護(hù)成本，1 000元×161 m=16.1萬元。

4.3 多回收資源計(jì)算

21221綜采工作面擴(kuò)老塘側(cè)4 m，安裝103臺支架，可多回收資源0.7萬t，原煤按700元/t，可新增收入700元×0.7萬t=490萬元。

4.4 節(jié)省單體購置計(jì)算

21221綜采工作面若采用傳統(tǒng)擴(kuò)按工藝，安裝時所需切眼跨度大，擴(kuò)幫完成后需在切眼內(nèi)加打兩道單體鉸接頂梁加強(qiáng)支護(hù)，需打單體161 m×2根/m=322根，單體按1 600元/根計(jì)，可節(jié)約單體購置費(fèi)用為322根×1 600元=51.52萬元。

4.5 節(jié)省人工計(jì)算

21221切眼安裝、擴(kuò)幫實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，擴(kuò)幫每班按10人、切眼鋪道每班按5人計(jì)算，可節(jié)約人工10人/班×4班/d×17 d+5人/班×4班/d×2 d=720人。打單體支護(hù)頂板每班需5人、支護(hù)20根單體，支護(hù)322根單體需人工128人，人工定額150元/工計(jì)，可節(jié)省人工成本為（720+128）人×150人=12.72萬元。

總計(jì)：1 140+16.1+490+51.52+12.72=570.34萬元。

5 結(jié) 論

（1）東龐礦21221綜采工作面安裝采用邊擴(kuò)邊安工藝，實(shí)現(xiàn)了工作面安裝過程中擴(kuò)幫與支架就位平行作業(yè)，減少了擴(kuò)幫區(qū)域頂板支護(hù)工序，縮短了工作面安裝時間，縮短綜采工作面設(shè)備搬家時間，提高采區(qū)接續(xù)率和經(jīng)濟(jì)效益，確保了東龐礦安全高產(chǎn)高效生產(chǎn)。

（2）切眼采用擴(kuò)老空幫、頂幫不進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)的方式，減小初采過程中懸臂梁的長度，加速了采空區(qū)頂板的垮落，有效避免頂板初次垮落時老空區(qū)積存瓦斯大量涌出，造成瓦斯超限的情況。同時減少了頂板初次垮落前工作面壓力，保證支護(hù)安全。

（3）切眼提前鋪設(shè)專用模塊軌道，使用由電牽引車和安裝叉車組成的液壓支架調(diào)移裝置，將整架運(yùn)輸至擴(kuò)幫區(qū)域，進(jìn)行調(diào)向、就位，避免了安裝工藝中的死拉硬拽，保證了安裝安全。