王小龍

(西山煤電(集團)公司 杜兒坪礦，山西 太原 030022)

西山煤電(集團)公司杜兒坪礦主要回采2#、3#、8#煤層。其中，2#、3#煤層頂板為砂巖、砂質(zhì)泥巖，屬于中等冒落型頂板，8#煤層頂板為石灰?guī)r，屬難冒落型頂板;2#、8#煤層為高瓦斯工作面，采用機軌合一巷、回風(fēng)巷構(gòu)成工作面系統(tǒng);3#煤層為低瓦斯工作面，采用皮帶巷、軌道巷構(gòu)成工作面系統(tǒng)。對于不同工作面系統(tǒng)、不同煤層頂板堅硬程度，總結(jié)出一套適合綜采工作面的安裝設(shè)計。

1 工作面布置

綜采工作面設(shè)計根據(jù)上下、相鄰采煤工作面(邊界)煤層頂?shù)装鍘r性特征、巖移特點、夾矸厚度、瓦斯涌出量及鄰近工作面同一煤層的礦壓觀測和巷道圍巖變形情況，確定工作面生產(chǎn)系統(tǒng)、回采工藝、采煤方法、幾何尺寸、設(shè)備選型，進而確定工作面安裝設(shè)計。工作面設(shè)計步驟如下:

1)確定工作面系統(tǒng)。杜兒坪礦綜采工作面均為“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，結(jié)合煤層頂板情況、瓦斯涌出量及治理，確定2#、8#煤層工作面布置為機軌合一巷、回風(fēng)巷，3#煤層工作面布置為軌道巷、皮帶巷。

2)工作面設(shè)備選型。對于大斷面機軌合一巷工作面系統(tǒng)盡量選取側(cè)卸式運輸機，減少端頭空頂面積和人員維護工作量，提高工作面回采效率;對于小斷面皮帶巷盡量選取端頭式運輸機，確保留設(shè)足夠安全行人通道(≥800 mm)。

3)根據(jù)工作面設(shè)備布置，對工作面幾何尺寸進行調(diào)整，保證工作面機頭機尾留有足夠安全行人距離;保證能夠順利拉出支架，并減少機頭機尾端頭支護工作量;保證“U”型通風(fēng)系統(tǒng)的綜采工作面，上隅角留有安設(shè)懸管抽放管路的位置(支架距煤幫寬度≥1 200 mm)。

2 工作面安裝設(shè)計

目前，礦井綜采工作面全部實現(xiàn)機械化，綜采隊組搬家倒面頻繁、安裝工程量大、勞動組織困難、勞動強度大，為了縮短工作面安裝的工期，提高安裝質(zhì)量，確保綜采工作面正常接替，提高工作面回采速度，實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，經(jīng)過不斷實踐和研究，結(jié)合礦井實際情況，總結(jié)出一套符合礦井地質(zhì)條件的綜采高質(zhì)量安裝，實現(xiàn)了綜采工作面的快速安裝工藝。

2.1 設(shè)備運輸

根據(jù)工作面現(xiàn)狀及周圍巷道狀況，工作面液壓支架采用整體運輸方式，其余設(shè)備采用解體運輸方式，電器設(shè)備及泵站組成的系列車采用分組運輸方式。

1)設(shè)備運輸順序取決于設(shè)備安裝順序，工作面的設(shè)備安裝順序為:皮帶機尾→轉(zhuǎn)載機、破碎機→運輸機→液壓支架→采煤機→系統(tǒng)車。

2)設(shè)備運輸對巷道的要求:a)巷道軌面至頂板間凈高不得小于2.6 m，回風(fēng)巷內(nèi)軌道中線與巷道中線一致。b)平直段軌道枕木間距不大于0.8 m，彎曲段不大于0.6 m。c)軌型為30 kg/m。d)彎曲段軌道曲率半徑不小于7 m。

2.2 設(shè)備安裝

1)運輸機長度、位置的確定。a)工作面運輸機伸出切眼的距離要求留有足夠的采煤機道，以保證采煤機能自開缺口。b)運輸機的安裝位置應(yīng)符合設(shè)備最突出部分與巷道間的安全間隙:非行人側(cè)不小于500 mm，行人側(cè)不小于800 mm。c)運輸機中間槽與支架對應(yīng)安裝。d)與運輸機相配套的液壓支架和其它形式相配合的支護形式，應(yīng)保證對工作面兩端頂板的有效控制與支護。

2)液壓支架安裝。根據(jù)運輸機、采煤機、液壓支架三者的尺寸配合關(guān)系，機頭架、機尾架及過渡槽上排端頭支架和過渡支架，其余每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)槽連接一道標(biāo)準(zhǔn)支架，并保證兩端頂板得到有效控制和支護。

2.3 安裝存在問題及改進意見

1)工作面設(shè)備安裝與設(shè)計不符。主要影響因素:巷道掘送位置存在偏差及機頭機尾高差造成平距誤差;設(shè)備安裝間隙及設(shè)備安裝順序造成的運輸機變長。為了確保工作面設(shè)備安裝合理，需理論結(jié)合實際(見圖1，圖2)，綜合考慮各種因素造成影響，對切眼實際距離準(zhǔn)確測量，充分考慮設(shè)備安裝間隙，得出以下規(guī)律:

a)切眼實測距離比該礦提供的平距長。b)設(shè)備安裝順序。新設(shè)備安裝間隙均為8 ～10 mm;舊設(shè)備安裝按照以往編號順序，設(shè)備吻合較好，間隙較小，一般為5 mm 左右，但任意順序安裝，設(shè)備錯差較大。c)根據(jù)設(shè)備運輸順序，確定設(shè)備安裝順序，存在機頭機尾上、下山安裝，上山安裝，設(shè)備擠壓，間隙較小;下山安裝，設(shè)備之間間隙較小。d)不同煤層、不同設(shè)備安裝質(zhì)量不同。8#煤層頂板為石灰?guī)r，屬難冒落型，機頭機尾端頭支護容易，空幫距離較大，2#、3#煤層頂板屬中等冒落型頂板，機頭機尾空幫距離適中。

2)隨著工作面不斷推進，局部地段支架拉移困難，影響工作面推進速度。巷道掘送不直，局部地段機頭機尾高差影響，造成工作面變短，機頭機尾安全行人距離不夠，支架頂煤幫，拉移困難;受工作面采動影響，巷道局部變形嚴(yán)重，支架頂幫;受斷層、無炭柱等地質(zhì)構(gòu)造影響，頂板破碎，壓力顯現(xiàn)，支架壓死，不能自移。

因此，工作面設(shè)備安裝需綜合考慮各種因素，不斷論證和調(diào)整，才能實現(xiàn)工作面快速高質(zhì)量的安裝，并對特殊地段提前挑頂、拉底及擴幫，加強支護，做好輔助準(zhǔn)備工作，保證工作面能夠順利快速地推進。

圖1 實際設(shè)備安裝示意圖

3 經(jīng)濟效益與應(yīng)用前景

近年來，綜采機械水平不斷提高，綜采隊組搬家倒面頻繁，安裝工程量大，并且對質(zhì)量要求高。因此，綜采工作面保質(zhì)、保量、安全、快速安裝，是實現(xiàn)綜采正常接續(xù)、正常生產(chǎn)的重要保證。

圖2 理論設(shè)備安裝示意圖

該礦將繼續(xù)堅持“系統(tǒng)簡單、技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、安全高效”的基本原則，結(jié)合井田開拓優(yōu)化系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井南、北翼分區(qū)式開拓，集中出煤的開拓方式，實現(xiàn)高低硫煤分采分運。屆時將實現(xiàn)膠帶連續(xù)化運輸，運輸能力大幅提高，礦井將實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)集中化，系統(tǒng)簡約化，安全高效化，生產(chǎn)能力大幅提高。