大采高綜采面切眼擴(kuò)幫成巷及支架安裝一體化技術(shù)應(yīng)用

張建中

（冀中能源股份有限公司 東龐礦，河北 邢臺(tái) 054201）

1 概況

冀中能源股份有限公司東龐礦位于河北省邢臺(tái)市內(nèi)丘縣境內(nèi)，是冀中能源股份有限公司的大型現(xiàn)代化主力礦井。面對(duì)嚴(yán)峻的煤炭工業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，過去企業(yè)以“增量增收”為主的發(fā)展思路，顯然已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展環(huán)境了，這就要求企業(yè)更多地向“提質(zhì)增效，降本增效”等方面發(fā)展。隨著工作面回采推進(jìn)速度進(jìn)的加快，要求綜采工作面接續(xù)時(shí)間也越來越短，搬家時(shí)間越長(zhǎng)，造成的非生產(chǎn)性的損失就越大。因此縮短綜采工作面設(shè)備搬家時(shí)間、提高采區(qū)接續(xù)率和綜采設(shè)備開機(jī)率是現(xiàn)代化礦井必須面對(duì)的問題之一。以東龐礦2 號(hào)煤12 采區(qū)大采高工作面開采及生產(chǎn)銜接為研究背景，結(jié)合東龐礦2 號(hào)煤層具體地質(zhì)情況及開采工藝現(xiàn)狀，研究復(fù)雜厚煤層大采高工作面集約化開采與快速接替技術(shù)與工藝，針對(duì)該礦6.5 m 大采高綜采工作面快速搬家的特點(diǎn)，運(yùn)用理論分析、數(shù)值計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等手段，研究開發(fā)了開切巷擴(kuò)安一體化工藝，并提出了相應(yīng)的施工方法。

2 擴(kuò)安一體化措施

2.1 工作面準(zhǔn)備及設(shè)備

（1） 將工作面切眼貫通1 條寬5.5 m、高4.0 m 的巷道，同時(shí)在靠皮帶巷側(cè)開寬4.0 m、長(zhǎng)20 m的組裝硐室。

（2） 回采煤幫側(cè)安裝1 部SGZ1250/2×1000型刮板輸送機(jī)用于切眼擴(kuò)幫出煤。

（3） 將滑移式臨時(shí)支護(hù)裝置、煤礦用挖掘式裝載機(jī)運(yùn)至組裝硐室內(nèi)組裝。

（4） 鋪設(shè)液壓支架調(diào)移裝置專用模塊軌道1套，型號(hào)為1.5 m 軌距/38 kg×1.75 m/節(jié)，安裝位置為SGZ1250 刮板機(jī)后部。

（5） 安裝液壓支架調(diào)移裝置1 套，包括載物裝置（以下稱安裝叉車） 和移動(dòng)裝置（以下稱電牽引車），型號(hào)TYA-800，安裝位置為21221 綜采工作面切眼機(jī)尾。

（6） 安裝擴(kuò)安一體化設(shè)備。擴(kuò)安一體化設(shè)備分為兩部分，即滑移式臨時(shí)支護(hù)裝置，型號(hào)ZLH2X600/29/41(42/52)和煤礦用挖掘式裝載機(jī)，型號(hào)ZWY-80/60H，掘進(jìn)135 kW，含橫向搭接溜子。擴(kuò)安一體化設(shè)備如圖1 所示。

圖1 擴(kuò)安一體化設(shè)備Fig.1 Integrated security expansion equipment

滑移式臨時(shí)支護(hù)裝置形式為兩列式，每列分別由兩根立柱支撐，支架頂部為棚式頂梁，配備可伸縮探梁，增加支護(hù)面積。挖掘式裝載機(jī)位于滑移支架中部位置。整套擴(kuò)安設(shè)備布置在切眼的組裝硐室內(nèi)，如圖2 所示。

圖2 東龐礦擴(kuò)幫安裝巷道準(zhǔn)備示意Fig.2 Preparation schematic diagram of roadway for expanding and installing in Dongpang Mine

2.2 擴(kuò)安一體化工作流程

（1） 支架從軌道巷整架運(yùn)至切眼機(jī)尾安裝叉車上，再使用電牽引車牽引安裝叉車運(yùn)至工作面機(jī)頭處，依次將2 架端頭支架、5 架中間支架安裝就位。

（2） 開動(dòng)綜掘機(jī)切割煤壁掘進(jìn)2 m 左右，并使用炮頭將截割下來煤炭裝到可旋轉(zhuǎn)小溜子的機(jī)尾上，同時(shí)開動(dòng)小溜子將煤炭運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅娴倪\(yùn)輸機(jī)上，再運(yùn)輸?shù)巾槻坜D(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)上運(yùn)走。

（3） 滑移支架降架，向前移動(dòng)1 個(gè)步距（1.75 m），升架，伸縮梁打出支護(hù)頂板。

（4） 將小溜子旋轉(zhuǎn)90°與工作面切眼平行，用起吊車將其放置在刮板機(jī)上，然后使用電牽引安裝叉車將支架安裝就位，升支架支撐頂板，即一組支架安裝完成。

（5） 綜掘機(jī)向前推移1 個(gè)步距，同時(shí)將滑移臨時(shí)支架向前推移1 個(gè)步距。

（6） 運(yùn)輸下一組支架，然后將小溜子沿著運(yùn)輸機(jī)向機(jī)頭方向移動(dòng)1 個(gè)步距，并旋轉(zhuǎn)90°使機(jī)尾接近煤壁。

（7） 繼續(xù)開動(dòng)綜掘機(jī)截割煤壁，開始下一個(gè)循環(huán)的工作。

如此循環(huán)將支架安裝完畢，同時(shí)擴(kuò)幫工作完成，如圖3 所示。

圖3 擴(kuò)安一體化工作Fig.3 Integration of security expansion

3 實(shí)踐效果

東龐礦開發(fā)了開切巷擴(kuò)安掘進(jìn)機(jī)，減少了開切巷的準(zhǔn)備時(shí)間，降低了支護(hù)成本，通過擴(kuò)幫提高了工作面采空區(qū)側(cè)呆滯資源回收率。項(xiàng)目在東龐礦進(jìn)行了成功應(yīng)用，工作面搬家與初采實(shí)踐證明，開切巷擴(kuò)安一體化工藝不但實(shí)現(xiàn)了6.5 m 大采高液壓支架的快速搬運(yùn)與安裝，還成功避免了大采高工作面采空區(qū)頂板的大面積懸露，有利于頂板控制和瓦斯防治，取得了良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 社會(huì)效益

3.1.1 提高了煤炭資源回收率

傳統(tǒng)工藝一次掘進(jìn)整個(gè)切眼寬度沒有采用支護(hù)裝置，不僅危險(xiǎn)，而且由于液壓支架的安裝，整個(gè)切眼上方的煤層無法開采，造成了資源浪費(fèi)。此次項(xiàng)目提供一種綜采工作面切眼同步擴(kuò)幫安裝方法，可通過放頂?shù)姆椒ǎ_采擴(kuò)幫部分上方的煤層，提高了煤炭回收率，節(jié)約了資源。

3.1.2 優(yōu)化了勞動(dòng)力和設(shè)備資源的配置

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，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了工人安全?？s短綜采工作面設(shè)備搬家時(shí)間，保證了液壓支架搬運(yùn)安全，提高采區(qū)接續(xù)率和綜采設(shè)備開機(jī)率。

3.1.3 提供了現(xiàn)場(chǎng)采掘的理論依據(jù)

研究了開切眼擴(kuò)安一體化后采空區(qū)頂板的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對(duì)比新、老工藝在不同推進(jìn)距離時(shí)的采空區(qū)頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，準(zhǔn)確地掌握了擴(kuò)安一體化開采時(shí)工作面在回采過程中的采空區(qū)頂板應(yīng)力分布情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采掘提供依據(jù)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1） 高架綜采工作面安裝、擴(kuò)幫就位支架103 架，切眼長(zhǎng)度為174 m，采用擴(kuò)安一體工藝較原工藝節(jié)省時(shí)間30 d。

（2） 新工藝平均每米節(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1000 元，可節(jié)約支護(hù)成本17.4 萬元。采用傳統(tǒng)擴(kuò)按工藝，安裝時(shí)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348 根，單體按1600 元/根計(jì)，可節(jié)約單體購(gòu)置費(fèi)用55.68 萬元。

（3） 工作面擴(kuò)老塘側(cè)4 m，可多回收資源0.7萬t，原煤按700 元/t，可新增收入490 萬元。

（4） 工作面切眼安裝、擴(kuò)幫實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，改進(jìn)后擴(kuò)幫每班10 人、切眼鋪道每班5 人，可節(jié)約人工720 人；打單體支護(hù)頂板每班5 人，需支護(hù)348 根，可節(jié)約人工128 人。節(jié)省人工成本22.596萬元。

產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)585.676 萬元。

4 結(jié)語

以冀中能源股份有限公司東龐礦2 號(hào)煤12 采區(qū)大采高工作面開采及生產(chǎn)銜接為研究背景，結(jié)合東龐礦2 號(hào)煤層具體地質(zhì)情況及開采工藝現(xiàn)狀，通過對(duì)以前高架面搬家經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)綜采面回撤工藝、軌道運(yùn)輸方式、裝車平臺(tái)、雙軌交叉運(yùn)輸系統(tǒng)，同時(shí)在工作面安裝過程中，采用配備推移式擴(kuò)幫支護(hù)支架的擴(kuò)安一體機(jī)進(jìn)行切眼擴(kuò)幫，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)切眼與支架安裝同步施工，并應(yīng)用采區(qū)集中供液系統(tǒng)，縮短綜采工作面設(shè)備搬家時(shí)間提高采區(qū)接續(xù)率和綜采設(shè)備開機(jī)率。通過理論分析計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等手段，研究了復(fù)雜厚煤層大采高工作面安全高效一體化擴(kuò)安工藝技術(shù)，為解決礦井綜采設(shè)備安裝工作受具體礦井生產(chǎn)系統(tǒng)條件限制的情況，提出實(shí)現(xiàn)快速安裝的技術(shù)途徑，針對(duì)回撤工藝、運(yùn)輸路線、設(shè)備拆除次序以及新工作面支架安裝等問題給出了實(shí)施方案，并總結(jié)出類似條件下礦井大采高綜采工作面安裝經(jīng)驗(yàn)。