祁建強(qiáng)

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部，山西 陽泉 045000）

1 概述

回采工作面端頭作業(yè)的特點(diǎn)是多工種交叉作業(yè)，設(shè)備相對(duì)集中，作業(yè)空間狹窄，地質(zhì)環(huán)境差，各工序銜接非常緊湊。在割煤、裝煤、運(yùn)輸、移架、推溜、放煤、支護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)中，其他幾個(gè)工種均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，只有兩端頭的支護(hù)工作仍以人工操作為主，尤其是回柱、移柱、再支護(hù)過程，不僅用人多，并且勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，由于作業(yè)空間狹小，經(jīng)常出現(xiàn)碰手、碰腳的情況，極不利于安全生產(chǎn)。回采工作面端頭支護(hù)作業(yè)成為了制約工作面推進(jìn)速度、增加產(chǎn)量的瓶頸，成為了安全保障程度最低的薄弱環(huán)節(jié)。因此，端頭支護(hù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)勢(shì)在必行。陽煤一礦在81301工作面端頭使用了一套機(jī)械化單體液壓支護(hù)倒移裝置，既解決了超前范圍內(nèi)單體液壓支護(hù)人工倒移的問題，同時(shí)兼顧小型物料運(yùn)輸、起底擴(kuò)幫后的煤矸運(yùn)輸，效果非常明顯，值得推廣使用。

2 工作面基本概況

2.1 工作面簡(jiǎn)介

一礦81301工作面位于十三采區(qū)東翼南部，西部為十三采區(qū)東副巷，北部為本采區(qū)81303工作面，東部為十三采區(qū)東部邊界線，南部為S8301工作面、S8302工作面，西部上方為北頭嘴井十九采區(qū)71902、71904回采工作面采空區(qū)。

該工作面位于669水平，地面標(biāo)高1140.0～1230.0m，工作面標(biāo)高603.0～670.2m，走向長(zhǎng)度1566m，傾斜長(zhǎng)度216.5m，面積338705m2，煤層厚度6.60～8.20m，平均6.95m，煤層傾角1～16°，平均8°，穩(wěn)定煤層。工業(yè)儲(chǔ)量322.4472萬t，可采儲(chǔ)量280.53萬t，服務(wù)年限489.4天，約16.3個(gè)月。

工作面采用走向長(zhǎng)壁采煤法，后退式開采；綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高采煤方式；雙滾筒采煤和落煤、裝煤，液壓支架維護(hù)頂板和放頂煤，前后兩部工作溜運(yùn)煤；全部垮落法管理頂板。

2.2 采煤工藝及生產(chǎn)能力

（1）采煤工藝

工作面采用綜合機(jī)械化低位放頂煤采煤工藝，工作面每割一刀煤放一部頂煤，實(shí)行“一采一放，追機(jī)放頂煤”的作業(yè)方式。

（2）循環(huán)方式與生產(chǎn)能力

淺截深多刀循環(huán)方式，截深為0.8m，刀數(shù)為四刀。即兩個(gè)生產(chǎn)班，每班割煤兩刀，放頂煤兩排，檢修班進(jìn)行一次設(shè)備檢修。該工作面采長(zhǎng)L=216.5m，日循環(huán)進(jìn)度S=3.2m，純煤層厚度h=6.80m，煤層容重γ=1.40t/m3，工作面回采率c=87%，日循環(huán)生產(chǎn)能力約為5738t。

2.3 工作面兩巷超前支護(hù)

（1）工作面兩巷超前支護(hù)設(shè)計(jì)

工作面在回采時(shí)，不破壞進(jìn)、回風(fēng)巷原有的金屬網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，只是在工作面超前動(dòng)壓影響區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以控制頂、幫，保證工作面正常生產(chǎn)。進(jìn)風(fēng)超前支護(hù)距離為20m，回風(fēng)超前20m加強(qiáng)支護(hù)。

（2）端頭支護(hù)設(shè)計(jì)

為滿足工作面前后部刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接及運(yùn)料、行人等要求和安全通道需要，工作面上端頭采用兩組、下端頭采用三組ZFG6400--17/30H型過渡支架，實(shí)現(xiàn)向工作面普通架過渡支護(hù)。兩溜中間支設(shè)單體柱，機(jī)頭為4排，每排4根，排距為0.8m；機(jī)尾為4排，每排5根，排距為0.8m。機(jī)頭支設(shè)過后部溜機(jī)頭抬棚，機(jī)尾支設(shè)過工作溜機(jī)尾抬棚，機(jī)頭對(duì)面煤幫與轉(zhuǎn)載溜間距離大時(shí)，可以在機(jī)頭對(duì)面加設(shè)一趟抬棚梁；抬棚梁為5.6m木梁時(shí)，支設(shè)兩趟，一梁不少于四柱；抬棚梁為“π”型梁時(shí)，支設(shè)不少于三趟，抬棚梁交錯(cuò)布置，交錯(cuò)距對(duì)半，一梁不少于三柱?？拷姍C(jī)、減速器、機(jī)頭（尾）殼等設(shè)備的單體柱，要離開設(shè)備0.1m支設(shè)。

2.4 機(jī)械化倒移裝置安裝位置及巷道概況

根據(jù)81301工作面的實(shí)際情況，機(jī)械化倒移裝置決定安裝在工作面的回風(fēng)巷試用。

由于工作面及上、下兩巷頂板壓力比預(yù)計(jì)壓力大，部分巷道出現(xiàn)底鼓、頂板下沉、兩幫向中間擠壓等現(xiàn)象，造成回風(fēng)巷斷面收縮與嚴(yán)重變形，最小的地方只能容一個(gè)人彎腰通過，給安裝移柱裝置帶來巨大影響，甚至無法安裝。因此，必須重新整修巷道，擴(kuò)大巷道斷面。為此需要將巷道擴(kuò)幫后煤、矸石等物料運(yùn)送到超前支柱以外的礦車?yán)?。按照常?guī)的方法，只能通過人工運(yùn)輸起底、擴(kuò)幫產(chǎn)生的物料，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，決定借助倒移裝置實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸，同時(shí)將需要的小型材料、配件等通過倒移裝置運(yùn)輸?shù)綌U(kuò)幫地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)里外的雙向運(yùn)輸。

3 移柱裝置調(diào)試與安裝

3.1 地面調(diào)試

（1）地面試驗(yàn)基本概況

工作面端頭機(jī)械化倒移裝置于2016年10月20日至10月30日在陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司一礦機(jī)修車間進(jìn)行了地面安裝調(diào)試。

（2）地面試驗(yàn)的目的

地面試驗(yàn)的目的主要是驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足設(shè)計(jì)要求，不需要把整個(gè)系統(tǒng)組裝起來，只需要懸掛部分鋼梁就可以觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

（3）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

機(jī)械化倒移裝置是安裝在井下工作面順槽，懸吊位置是利用頂板錨桿，由于地面懸吊條件不具備，所以制作了門型框架作為懸吊倒移裝置的結(jié)構(gòu)件。

圖1 門型支架 （單位：mm）

（4）液壓泵站調(diào)試

工作面端頭機(jī)械化倒移裝置設(shè)計(jì)中利用液壓絞車牽引下滑車移動(dòng)，利用液壓油缸牽引鋼梁移動(dòng)，由液壓泵站為液壓絞車和油缸提供液壓油。

（5）空載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

當(dāng)所有的準(zhǔn)備工作完成后，啟動(dòng)液壓泵站，操作控制液壓絞車的三位四通換向閥，實(shí)現(xiàn)絞車正、反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，絞車運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，在鋼絲繩牽引力的作用下，下滑車在道軌上實(shí)現(xiàn)前、后運(yùn)動(dòng)。

空運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明，下滑車沿鋼梁軌道運(yùn)動(dòng)無卡滯現(xiàn)象；鋼梁沿上滑車運(yùn)動(dòng)靈活，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

（6）半載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

當(dāng)空載運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，在下滑車上加掛重物約250kg進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，在半載負(fù)荷情況下，液壓絞車轉(zhuǎn)動(dòng)正常、控制靈活，下滑車前后運(yùn)動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)正常，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

（7）滿載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

將懸吊重物更換成液壓支架主油缸，重量大約500kg，通過對(duì)懸吊重物進(jìn)行前進(jìn)、后退運(yùn)輸，各運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡阻現(xiàn)象，觀察鋼絲繩與繩輪之間的摩擦，未發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，滿載試驗(yàn)取得成功。

通過在地面完成的空載和重載試驗(yàn)，工作面機(jī)械化倒移裝置設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，參數(shù)選取正確，能夠滿足生產(chǎn)需要；整套系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、制動(dòng)可靠、操作簡(jiǎn)便，可以安裝在井下工作面端頭用于搬運(yùn)單體支柱和運(yùn)送材料、備件。

圖2 地面安裝示意圖

3.2 井下工業(yè)試驗(yàn)與應(yīng)用

（1）工作面基本概況

81301 工作面回風(fēng)巷支護(hù)形式為全錨支護(hù)，斷面為矩形，毛高3.0m，凈高2.9m，毛寬4.2m，凈寬4.0m，荒斷面面積12.6m2，凈斷面面積11.6m2，最大傾角16°。

工作面在回采時(shí)，不破壞進(jìn)、回風(fēng)巷原有的金屬網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，只是在工作面超前動(dòng)壓影響區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以控制頂、幫，保證工作面正常生產(chǎn)?；仫L(fēng)超前20m加強(qiáng)支護(hù)，超前支護(hù)采用單體支柱，型號(hào)為DW31.5-250/100X，最大高度3500mm，最小高度1500mm，單柱重量80kg。

由于81301工作面回風(fēng)巷礦壓很大，頂板下沉、兩幫擠向中間、底鼓等現(xiàn)象嚴(yán)重，通風(fēng)阻力大，行人困難，存在一定的安全隱患，無法保障正常的安全生產(chǎn)，因此，決定對(duì)該回風(fēng)巷進(jìn)行擴(kuò)幫整修，由于軌道已經(jīng)拆除，巷道整修所需材料（錨桿、工字鋼等）無法利用機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸，擴(kuò)幫后的煤炭、矸石無法運(yùn)出，只能依靠人工搬運(yùn)、拖拉完成，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。

在這種情況下，決定利用機(jī)械化倒移裝置向里運(yùn)送材料，向外運(yùn)送整修巷道的煤炭，待巷道整修之后，再根據(jù)情況將移柱裝置安裝到順槽搬運(yùn)單體支柱。

（2）井下安裝調(diào)試

2016年11月初該裝置運(yùn)抵81301工作面回風(fēng)巷，整個(gè)系統(tǒng)于2017年1月20日安裝完成，由于工作面調(diào)整和回風(fēng)巷擴(kuò)幫工作的實(shí)施，回撤的單體柱放置在距機(jī)頭、機(jī)尾30m以外的巷幫。因此，倒移裝置只需要安裝30m。

（3）試驗(yàn)應(yīng)用

安裝調(diào)試完成后主要用于回風(fēng)巷部分設(shè)備材料、擴(kuò)幫煤、矸石的運(yùn)輸任務(wù)，運(yùn)輸距離20m，一次運(yùn)輸一筐，擴(kuò)幫完成后，用于運(yùn)輸工作面回撤的單體支柱。

該系統(tǒng)自2017年1月20日開始應(yīng)用，至7月20日試驗(yàn)了6個(gè)月，前期主要用于搬運(yùn)材料和運(yùn)輸煤炭、矸石，后期用于單體支柱的運(yùn)輸工作。

倒移裝置在井下應(yīng)用情況如表1所示。

表1 機(jī)械化倒移裝置在一礦81301工作面運(yùn)行情況一覽表

經(jīng)過十三采區(qū)81301回采工作面回風(fēng)巷道擴(kuò)幫整修與搬運(yùn)單體支柱，機(jī)械化倒移裝置經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)，在這半年的工作時(shí)間里，共搬運(yùn)單體支柱約1700根次，單根重量70kg，計(jì)143t；搬運(yùn)設(shè)備、備件、材料約33t；運(yùn)輸煤炭、矸石40多t，極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，保證了安全生產(chǎn)。

通過六個(gè)多月的運(yùn)行，機(jī)械化倒移裝置在工作面端頭操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠，工作面順槽最大坡度為16°，平均8°，屬于緩傾斜煤層，該裝置能夠適應(yīng)巷道頂板的起伏變化，滿足了變坡點(diǎn)平穩(wěn)運(yùn)行的要求。運(yùn)載重量500kg左右，最大達(dá)到630kg，保護(hù)裝置齊全，制動(dòng)系統(tǒng)靈活，并且隨著工作面的推進(jìn)，采取油缸拖動(dòng)的方法使得倒移裝置整體移動(dòng)。

4 結(jié)論

該裝置性能指標(biāo)及運(yùn)行參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，滿足了礦井安全生產(chǎn)的需要，實(shí)現(xiàn)了回采工作面端頭小型物料、起底擴(kuò)幫煤矸、單體液壓支柱的機(jī)械化快速搬移，提高了功效，具有推廣應(yīng)用的前景。