楊玉亮 李永明 徐祝賀（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院,山西省大同市,037003）

?

特厚煤層大采高綜放工作面重型設(shè)備綜遷工藝

楊玉亮 李永明 徐祝賀
（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院,山西省大同市,037003）

摘要塔山礦為了實現(xiàn)工作面設(shè)備的安全、快速、高效搬遷,優(yōu)化搬遷工藝,將國內(nèi)首臺大型液壓支架回撤吊車與無軌膠輪搬運車配套使用,代替回柱絞車等傳統(tǒng)設(shè)備,實現(xiàn)工作面的綜合機(jī)械化搬遷。該工藝簡化了搬遷設(shè)備運行系統(tǒng),消除了傳統(tǒng)搬遷工藝中鋼絲繩斷繩、跳繩引發(fā)的事故及隱患。搬遷歷時20 d,較以前時間縮短50%,極大地提高了設(shè)備搬遷效率。

關(guān)鍵詞大采高綜放工作面 工作面設(shè)備 綜合機(jī)械化搬遷 支架回撤吊車

同煤集團(tuán)塔山礦是國內(nèi)設(shè)計生產(chǎn)能力最大、年產(chǎn)1500萬t的特大型礦井之一,工作面采用大采高綜放一次采全厚的開采技術(shù),其工作面裝備總質(zhì)量約為8000 t。近年來,塔山礦大量使用無軌膠輪支架搬運車及多功能車整體搬運工作面三機(jī)及設(shè)備列車等機(jī)電設(shè)備,基本上實現(xiàn)了重型設(shè)備的機(jī)械化搬遷。但是由于液壓支架的回撤沒有成熟的機(jī)械化拖移設(shè)備,從抽架、調(diào)向、拉架整個過程用回柱絞車完成,搬運工序復(fù)雜、安全系數(shù)低、用工時多,同時無軌膠輪支架搬運車無法實現(xiàn)點對點運輸方式,影響其潛力的發(fā)揮。為了實現(xiàn)液壓支架安全快速搬遷,該礦與美國帕提特礦山設(shè)備有限公司共同研發(fā)了支架回撤吊車,吊車具有穩(wěn)定性強(qiáng),牽吊力大、擺動可靠、動作靈活、爬坡能力強(qiáng)、適應(yīng)性好、撤架速度快等特點。只需一位駕駛司機(jī),一位輔助操作工即可回撤起吊0～85 t重量的支架及井下其他重型設(shè)備。該支架回撤吊車與無軌膠輪支架搬運車配套使用,實現(xiàn)了工作面重型設(shè)備的全部機(jī)械化搬遷,稱為綜合機(jī)械化搬遷。并在塔山礦8107工作面首次成功地進(jìn)行了工業(yè)性試驗。液壓支架回撤吊車如圖1所示。

1　塔山礦8107工作面概況

塔山礦8107工作面位于一盤區(qū)中部,東鄰8106工作面已回采結(jié)束,南與1070回風(fēng)巷為界, 與1070帶式輸送機(jī)巷、輔運巷聯(lián)通,西為8108工作面正在回采,北至口泉鐵路保護(hù)煤柱,工作面布置如圖2所示。8107工作面采用單一走向長壁后退式綜合機(jī)械化低位放頂煤采煤方法,工作面長度為207 m,推進(jìn)長度為2478.5 m,煤厚平均12.88 m,機(jī)采高度4m,放煤高度8.88 m,采放比為1∶2.22。綜放工作面配套設(shè)備見表1。

圖1　液壓支架回撤吊車

圖2　8107工作面位置圖

表1　綜放工作面主要機(jī)電設(shè)備參數(shù)

2　回撤通道設(shè)計

塔山礦8107工作面煤層埋藏深度較淺,煤層和頂板比較堅硬,礦壓顯現(xiàn)劇烈,頂板來壓強(qiáng)度大。采用預(yù)掘回撤通道存在煤壁大范圍片幫、巷道頂板下沉等圍巖嚴(yán)重變形現(xiàn)象,阻礙正常的設(shè)備回撤工作,快速回撤難以實現(xiàn)。唯有快速掘出回撤通道方能使設(shè)備安全撤出。采用采煤機(jī)擴(kuò)幫自開回撤通道,使回撤空間成為13.17 m寬的大斷面,即采煤機(jī)自掘回撤通道法。

2.1合理停采位置選擇

根據(jù)8107工作面超前支承壓力的影響范圍、工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、帶式輸送機(jī)大架長度、設(shè)備列車的長度和相鄰工作面的停采經(jīng)驗等確定8107工作面2107巷停采線位置距離1070回風(fēng)巷里幫175 m,5107巷停采線位置距離1070回風(fēng)巷里幫193 m,從而形成回撤通道。

2.2回撤通道支護(hù)設(shè)計

回撤通道采用錨桿＋錨索＋鋼帶＋鋼梁＋雙層金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。工作面推進(jìn)到距離停采線20 m 時,在支架后掩護(hù)梁上方的煤體上開始鋪設(shè)雙層菱形金屬網(wǎng),金屬網(wǎng)由8＃鐵絲編制,網(wǎng)孔50 mm× 50 mm,然后采用?22 mm×2500 mm錨桿加W鋼帶進(jìn)行固網(wǎng),錨桿間距為1.75 m。在距離停采線10.8 m處,使用錨索＋鋼帶＋鋼梁進(jìn)行固網(wǎng),錨索排距0.8 m,從采空區(qū)到煤壁方向共打14排。第一、二、三、五、七排使用規(guī)格?17.8 mm× 4300 mm鋼絞線錨索加W鋼帶,間距1.75 m。第四、六、八排使用規(guī)格?17.8 mm×8300 mm鋼絞線錨索加4 m長、11＃礦用工字鋼,間距1.75 m。第九排到十四排交替使用規(guī)格?17.8 mm×4300 mm和?17.8 mm×6300 mm鋼絞線錨索加W鋼帶,間距0.875 m,如圖3所示。

為了確?；爻吠ǖ乐ёo(hù)質(zhì)量,在工作面機(jī)道范圍內(nèi)打兩排組合錨索,兩排錨索吊掛0.8 m長短節(jié)工字鋼,間排距為3.5 m×1.6 m。兩排分別布置在第十排與第十一排,第十二排與第十三排之間。組合錨索由1根規(guī)格為?17.8 mm× 10300 mm且垂直頂板布置及兩根規(guī)格為?17.8 mm×8300 mm且對角布置的錨索組成,使用規(guī)格為600 mm×600 mm×16 mm組合托盤。在工作面機(jī)道頂板與煤壁相交處,打設(shè)一排角錨索,錨索規(guī)格為?17.8 mm×3300 mm,吊裝0.8m工字鋼梁,排距1.75 m。煤幫支護(hù)采用規(guī)格為?22 mm× 2000 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,配合8＃鐵絲編織的、網(wǎng)孔為50 mm×50 mm的菱形金屬網(wǎng)進(jìn)行支護(hù),每排4根,間排距為0.9 m×1m,第一排錨桿距頂板0.3 m,托板使用450 mm×280 mm× 5 mm的W鋼帶,加120 mm×120 mm×10 mm高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力拱形托盤。

圖3　回撤通道支護(hù)方式

3　重型機(jī)械設(shè)備的搬遷

3.12107巷機(jī)械設(shè)備的搬遷工藝

（1）可伸縮帶式輸送機(jī)及自移機(jī)尾搬運。先拆卸帶式輸送機(jī)膠帶卷成若干卷,由3 t防爆叉車裝車;再拆卸托輥架、托輥、增高架,直接人工裝車;然后拆卸驅(qū)動滾筒、電機(jī)、儲帶機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向架、儲帶架、拉緊裝置及卷帶裝置,拆卸后用3 t防爆叉車運出至裝車點。最后拆卸膠帶自移尾,解體后分三節(jié)用ED40鏟車運出。

（2）轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)搬運。先將轉(zhuǎn)載機(jī)刮板部分拆除,鏈條拆出后由防爆運料車整體運出;然后再將轉(zhuǎn)載機(jī)從頭到尾依次解體為機(jī)頭、溜槽及機(jī)尾,解體后分別用7 t防爆叉車運出。破碎機(jī)整體起吊,用U型支架搬運車運出。

（3）設(shè)備列車搬運。首先拆除移動變電站、液壓泵站、開關(guān)及集中控制設(shè)備的電纜和控制線路,拆除后將電纜運出,然后將設(shè)備列車內(nèi)各設(shè)備由支架搬運車運出。

3.2工作面機(jī)械設(shè)備的搬遷

（1）工作面前部刮板輸送機(jī)搬運。拆卸鏈條、前部刮板輸送機(jī)機(jī)尾及減速器;再拆卸變線溜槽與中部溜槽;最后拆卸前部刮板輸送機(jī)及減速器。所有設(shè)備起吊后由7 t防爆叉車運出。

（2）采煤機(jī)搬運。采煤機(jī)需在斷電之前解體成機(jī)尾截割部、機(jī)身、機(jī)頭截割部3個部分,將采煤機(jī)機(jī)身連同采煤機(jī)底部溜槽一起,裝上2輛支架鏟運車運出地面,井下運輸和地面運輸一樣,如圖4所示。截割部也由支架鏟運車運出。

圖4　2輛支架鏟運車搬運采煤機(jī)

（3）工作面后部刮板輸送機(jī)搬運。工作面后部刮板輸送機(jī)的搬遷工藝和前部刮板輸送機(jī)一樣。

（4）支架搬運。第一步撤端頭支架。在拆卸前將端頭支架各部進(jìn)行編號。編號后將后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾向后移1 m,然后用單體液壓支柱或木柱支設(shè)端頭支架左側(cè)頂梁,將左側(cè)立柱降下且拆除立柱,用吊鏈與防爆叉車配合將左側(cè)頂梁、左側(cè)底座運出,右側(cè)頂梁、立柱、底座拆運與左側(cè)相同。第二步撤過渡支架。將刮板輸送機(jī)尾的3臺過渡支架2＃、3＃、4＃直接用支架回撤吊車撤出。為防止刮板輸送機(jī)尾處頂板下沉,在支架原頂梁處靠采空區(qū)側(cè)打5個“井”形木垛支護(hù)頂板。第三步用支架回撤吊車搬運中間普通支架,見圖5。將5＃、6＃普通支架用支架回撤吊車旋轉(zhuǎn)90°順機(jī)道方向擺正,作為雙掩護(hù)支架,距煤壁1.8 m,兩個掩護(hù)支架間距1.5 m,在6＃支架采空區(qū)側(cè)鋼梁下方支設(shè)兩排單體液壓支柱,排間距0.8 m×0.5m,共計16根。支架從刮板輸送機(jī)尾到機(jī)頭方向依此撤出,降架采用鄰架操作。將支架回撤吊車開到被撤支架前,用吊車上的鉤子鉤在支架座箱起吊孔上,然后將支架降到最低。拆除與鄰架的管路后用支架回撤吊車將支架拉出,支架被拉出一定距離以后,將支架調(diào)向繼續(xù)拉出20 m后將支架放置在距煤壁1 m 處,然后用U型支架搬運車裝車出井。工作面支架回撤吊車搬運支架如圖6所示。

圖5　工作面支架搬運示意圖

圖6　支架回撤吊車搬運支架

4　結(jié)語

塔山礦8107工作面搬遷工作歷時20 d,安全快速地完成了全部重型設(shè)備的搬遷,保證了復(fù)雜地質(zhì)條件13.17 m、寬大斷面空間下重型設(shè)備搬運作業(yè)的安全,實現(xiàn)了超厚煤層大采高綜放工作面總重量約8000 t的重型裝備整體長距離安全搬遷,極大提高了設(shè)備的搬遷效率。

參考文獻(xiàn):

［1］田金澤,鄭亮,李志軍等.平朔礦區(qū)兩硬特厚煤層綜放工作面快速回撤工藝［J］.煤炭科學(xué)技術(shù), 2006（12）

［2］王治偉.特厚煤層大采高綜放工作面設(shè)備安全快速回撤工藝［J］.煤炭安全,2013（5）

［3］胡文強(qiáng).大采高綜采工作面重裝備單通道搬家技術(shù)［J］.中國煤炭,2009（7）

［4］張彥祿.我國綜采工作面快速搬家設(shè)備與工藝的應(yīng)用［J］.中國煤炭,2010（5）

［5］雷煌.無軌膠輪輔助運輸在井下綜采工作面搬家作業(yè)中的應(yīng)用［J］.煤礦機(jī)械,2008（1）

［6］王艷軍.我國綜采工面設(shè)備搬家現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.煤炭技術(shù),2010（4）

［7］呂華文.預(yù)掘回撤通道穩(wěn)定性機(jī)理分析及應(yīng)用［J］.煤炭學(xué)報,2014（S1）

［8］張國棟,尹福.綜采工作面液壓支架安全回撤工藝研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù),2012（8）

［9］郭勝利.復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采工作面液壓支架回撤技術(shù)［J］.煤炭工程,2006（7）

［10］趙華全,卓青松,陳曉海.復(fù)雜條件下綜放工作面支架回撤技術(shù)實踐［J］.煤炭工程,2013（12）

［11］邊艷紅,趙亞軍,苗繼軍等.綜采工作面液壓支架機(jī)械化回撤技術(shù)應(yīng)用［J］.煤礦機(jī)械,2014（11）

（責(zé)任編輯張毅玲）

Comprehensive relocation process of heavy equipment in fully mechanized caving face with large mining height in extra thick seam

Yang Yuliang,Li Yongming,Xu Zhuhe
（School of Coal Engineering,Shanxi Datong University,Datong,Shanxi 037003,China）

AbstractIn order to realize the safe,fast and efficient equipment relocation in the face and optimize the relocation process in Tashan Coal Mine,the first large-scale hydraulic support removing crane in China and trackless rubber truck were used together instead of the traditional equipment such as prop pulling hoist,and the fully mechanized relocation was achieved in the face. The process simplified the equipment relocation system and eliminated the accidents and hidden dangers in the traditional relocation process such as steel wire rope breaking and skipping. The fully mechanized relocation process lasted 20 days,which was 50%earlier than before and greatly improved the efficiency of equipment relocation.

Key wordsfully mechanized caving face with large mining height,face equipment,fully mechanized relocation,hydraulic support removing crane

作者簡介:楊玉亮（1988－）,男,山西朔州人,碩士,助教,2014年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)。主要從事采礦專業(yè)教學(xué)和礦山壓力控制方面的教學(xué)與研究工作。

中圖分類號TD421.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A