3314 綜采工作面設備回撤工藝的革新與應用

王力杰

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048021）

山西天地王坡煤業(yè)有限公司自組建以來已歷經(jīng)綜采搬家倒面十余次，均使用絞車配合道軌對設備進行回撤，回撤效率低下，危險系數(shù)高。因而，如何優(yōu)化綜采工作面設備回撤工藝，提高設備回撤的工效，降低危險系數(shù)成為阻礙煤礦可持續(xù)發(fā)展的重要難題[1-3]。

1 工程概況

山西天地王坡煤業(yè)有限公司主采3#煤層，煤層平均厚度5.5 m，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，傾角平緩。3314 綜采工作面位于井田中南部，工作面可采走向長度1 946.5 m，傾斜長度為175 m，煤層平均厚度為4.25 m，開采煤層為3#煤，煤層結(jié)構(gòu)簡單。工作面直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚度為2 m；基本頂為石英砂巖，平均厚度為9 m。綜采工作面采用“U”型通風方式，運輸順槽進風，回風順槽回風，兩順槽設計凈寬度均為5000 mm，凈高度均為3400 mm。運輸順槽設備主要有皮帶輸送機、電站列車、轉(zhuǎn)載機、破碎機、運輸順槽超前支架等，工作面內(nèi)設備主要有前后部刮板輸送機、采煤機、液壓支架等。

2 以往末采及設備回撤工藝

2.1 以往綜采工作面末采工藝

2.1.1 以往末采工藝

以往工作面末采期間頂板鋪設雙層金屬網(wǎng)，規(guī)格為10 m×1.2 m，每完成一個循環(huán)需聯(lián)網(wǎng)一次。在金屬網(wǎng)下方敷設鋼絲繩，間距1 m。停采工作面回撤通道寬度為4 m，高度為2.9 m。

2.1.2 以往工作面通道支護方式

工作面割完最后一刀煤后，對工作面內(nèi)支架前梁處頂板及煤壁進行錨網(wǎng)支護。以往的回撤通道總體支護方案示意圖如圖1。工作面頂、幫支護要求及標準如下：

圖1 以往回撤通道總體支護方案示意圖（m）

（1）頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用BHR500 材質(zhì)、桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2400 mm。樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為MSCKb2335，另一支規(guī)格為MSZ2360。錨桿布置：每排2 根錨桿，間距為1000 mm，排距為1500 mm，靠近煤壁錨桿距幫500 mm。

錨索：1×19 股低松弛高預應力鋼絞線，直徑為22 mm，長度為7300 mm，樹脂加長錨固，采用一支規(guī)格為MSCKb2335 和兩支規(guī)格為MSZ2360錨固劑。錨索每6 架打設1 根，錨索間距為3000 mm，距幫1000 mm。尾部配有高強度錨具，配套高強度金屬托板規(guī)格300 mm×300 mm×14 mm。

（2）煤幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用BHR500 材質(zhì)、桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2400 mm。樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為MSCKb2335，另一支規(guī)格為MSZ2360。錨桿布置：每排布置3 根錨桿，間距為1000 mm，排距為1500 mm，巷幫上部錨桿距頂板500 mm，底部錨桿距底板400 mm。

工作面兩端頭過渡支架頂梁及前梁上方沿走向穿一根長度為5000 mm 的工字鋼，每架不少于一根。工字鋼一端頂住煤幫，梁端支設單體柱。工作面內(nèi)支架每架前梁上穿一根2000 mm 走向木頭，搭接長度不少于400 mm，另一端頂住煤幫，梁端支設單體柱。

2.2 運輸順槽設備回撤工藝

工作面停采后，將所有設備停電，完成電站列車高壓電纜的拆除后，依次對皮帶輸送機、電站列車、轉(zhuǎn)載機、破碎機、運順超前大架、前后溜機頭部進行解體，采用多個絞車接力，依次將設備拖至運輸順槽裝車點。使用絞車配合滑輪變向?qū)⒐ぷ髅鎯?nèi)的刮板輸送機和采煤機拖至回風順槽裝車點，然后用絞車配合裝車點處起吊點將設備裝入WC8 無軌膠輪車，將設備回收升井。

2.3 以往工作面支架回撤工藝

運輸順槽設備、刮板輸送機和采煤機回撤完成后，對工作面內(nèi)液壓支架進行回撤。

使用絞車將液壓支架抽出、調(diào)向，然后將其拖運至停采面內(nèi)裝車平臺處，通過裝車平臺將液壓支架裝入平板車封車，通過道軌將平板車轉(zhuǎn)運至運輸順槽換裝點，最后將支架裝入支架車運走。原設備回撤運輸系統(tǒng)示意圖如圖2。

圖2 原設備回撤運輸系統(tǒng)示意圖

3 末采及設備回撤工藝革新

3.1 末采及回撤通道支護工藝

3.1.1 末采工藝

3314 工作面末采期間頂板維護采用兩卷規(guī)格為90 m×12 m 的單層高強度聚酯纖維柔性網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙層金屬網(wǎng)。割煤時只需兩人分別在采煤機前后支架內(nèi)操作手動絞盤將柔性網(wǎng)起吊和放下，代替了每個循環(huán)需進前部輸送機人工聯(lián)網(wǎng)的工藝。同時，為防止窩頭在回撤支架期間出現(xiàn)大面積來壓，末采期間將鋼絲繩的間距縮小，前五道鋼絲繩間距0.5 m，后八道鋼絲繩間距0.8 m。停采工作面回撤通道寬度為4.5 m，高度為3.1 m。

3.1.2 回撤通道支護工藝

（1）工作面頂板支護方式：錨索、纖維柔性網(wǎng)配合鋼筋梯子梁支護。3314 工作面回撤通道總體支護方案如圖3。

圖3 3314 工作面回撤通道總體支護方案圖（m）

頂板錨索布置：

第一步：3314 工作面末采開始做通道前（不再移架時），沿支架前梁處進行頂板錨索支護。錨索長度7300 mm，每2 架打一根錨索，錨索托盤要壓緊鋼絲繩。

第二步：煤機割通第一刀煤后支架打出伸縮梁支護頂板，然后進行“錨索+鋼筋梯梁”支護。錨索長度7300 mm，梯型梁間距1.5 m×3 孔，每兩架支護一次，需與第一步打設的錨索形成交叉支護，與第一步支護錨索間距為800 mm。

第三步：支架摘掉推移框架，將1 m 的一字梁放在推移框架前，從機頭到機尾推出前溜，煤機割最后一刀煤。割最后一刀時，須分段對頂板與煤幫進行及時支護，具體要求為：視頂板情況煤機每割20～30 架，對頂、幫進行支護，分4～6 次完成整個工作面支護。隔兩架支護一次，需與第二步支護形成交叉支護，且與第二步支護錨索間距為0.8 m。

（2）工作面煤幫支護方式：錨索配合鋼筋梯子梁支護，兩排錨索中間打設點錨桿支護。

錨索布置：鋼筋梯子梁，橫向布置，幫錨索排距1500 mm，每排2 根錨索，上下兩排錨索間距1800 mm，垂直煤幫打設，距離頂板、底板均為650 mm。

錨桿布置：錨桿排距1500 mm，每排1 根錨桿，距頂?shù)装寰鶠?550 mm，垂直頂板打設。

3.2 運輸順槽設備回撤工藝革新

運輸順槽設備拆除完成后，使用BYSX-10×2（A）型礦用液壓臂架式起吊裝置代替絞車將電站列車、皮帶輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、超前支架等設備依次裝入WC8 無軌膠輪車回收升井。液壓臂架式起吊裝置主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 液壓臂架式起吊裝置主要技術(shù)參數(shù)

BYSX-10×2（A）型礦用液壓臂架式起吊裝置工作過程主要分為：巷道內(nèi)運輸過程、支頂過程和吊裝過程。

巷道內(nèi)運輸過程：起吊裝置可在巷道內(nèi)獨立行走或通過輔助運輸設備牽引至作業(yè)地點或至切眼巷道。

支頂過程：當起吊重物時，必須使用機體尾部支頂裝置；四個支腿支起，履帶最高可升至250 mm，在確認履帶離開地面后，方可實施吊裝。

吊裝過程（無線遙控）：伸出伸縮臂、旋轉(zhuǎn)吊臂、落下吊臂、放出伸縮鏈、起吊。

3.3 工作面液壓支架回撤工藝革新

（1）液壓支架回撤前，首先對下端頭三角區(qū)進行抹角處理。抹角范圍為2500 mm×2500 mm 的等腰三角形，確保抹角后1#支架底座前沿至煤壁寬度7 m。對運輸順槽和停采工作面巷道底板鋪設高分子密度板，確保滿足支架車通行要求。

（2）使用TYH-600 型液壓支架調(diào)移裝置代替絞車完成支架回撤作業(yè)。具體技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 液壓支架調(diào)移裝置主要技術(shù)參數(shù)

液壓支架調(diào)移裝置由斜臺、過渡臺、轉(zhuǎn)向臺、裝車臺、兩個牽引臂、兩個裝車臂和液壓系統(tǒng)組成。斜臺布置在支架底座前，可順利地將液壓支架引導至調(diào)向平臺之上；過渡平臺形成一個過渡段，將液壓支架整體擺正；轉(zhuǎn)向平臺使液壓支架抽出并逐漸調(diào)向90°；裝車平臺是使調(diào)向后的液壓支架向支架運輸車轉(zhuǎn)載；抬底裝置設置在裝車平臺的前部，對裝車平臺的高度進行調(diào)整，為液壓支架向支架運輸車上轉(zhuǎn)載創(chuàng)造條件。

使用TYH-600 型液壓支架調(diào)移裝置代替絞車完成抽架、調(diào)向、裝車、推調(diào)移裝置、拉掩護架等流程的集中機械化作業(yè)，支架車將液壓支架由工作面直接轉(zhuǎn)運至井底車場。

3314 工作面設備回撤運輸系統(tǒng)示意圖如圖4。

圖4 3314 工作面設備回撤運輸系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)論

（1）末采期間使用高強度聚酯纖維柔性網(wǎng)代替金屬網(wǎng)，降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，也降低了人員進入前部輸送機聯(lián)網(wǎng)期間煤壁片幫傷人的安全風險。

（2）通過加強回撤通道頂幫錨網(wǎng)支護強度，取消了工作面背幫柱支護，在液壓支架回撤過程中未出現(xiàn)煤壁片幫的現(xiàn)象。

（3）使用BYSX-10×2（A）型礦用液壓臂架式起吊裝置代替絞車后，平均每班需投入人力由12人變?yōu)? 人，減人25%；每班回撤設備由9 車變?yōu)?1 車。使用TYH-600 型液壓支架調(diào)移裝置代替絞車回撤液壓支架，回撤工作面單班作業(yè)人數(shù)由12人減至6 人，減人50%；完成119 個支架回撤共用時10 d，創(chuàng)公司單面支架回撤升井最短時間。

（4）首次在運輸順槽設備和液壓支架的回撤過程中取消了絞車運輸環(huán)節(jié)，設備均可實現(xiàn)遙控器遠程操作，避免了絞車運輸期間的鋼絲繩斷裂、跑車等風險帶來的安全隱患。