馬喜春

(山西西山晉興能源有限公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033600)

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟進入到以中高速增長、裁汰落后產(chǎn)能為主要特征的“新常態(tài)”，人們越來越關(guān)注經(jīng)濟發(fā)展的質(zhì)量與效率[1]。在煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域逐漸推進以高煤炭資源采出率、高煤炭生產(chǎn)效率的采煤方法來代替過去較為粗放的房柱式、巷采式、炮采式等較為落后的采煤方法[2]。提出了以綜合機械化采煤法、綜采放頂煤等高機械化、自動化的采煤方法[3]。特別是在特厚煤層開采時，我國煤炭科研工作者提出了大采高放頂煤采煤法，并在斜溝煤礦率先使用。由于大采高放頂煤采煤法與傳統(tǒng)綜采放頂煤在工作面設(shè)備運輸與安裝方面有著較大差異，眾多學(xué)者針對這一問題從不同角度進行了研究。學(xué)者馬良慧[4]以山寨煤礦綜放工作面為例，從現(xiàn)場實踐角度，為綜放工作面設(shè)備設(shè)計了一種快速安裝的方法，并在該礦11052工作面得到了成功實踐，但這種安裝只適用于普通采高下的放頂煤工作面設(shè)備安裝，并不能直接推廣至大采高工作面的設(shè)備運輸與安裝。田華[5]在詳細(xì)分析寬溝煤礦大采高放頂煤工作面的設(shè)備安裝設(shè)備與工藝的基礎(chǔ)上，對安裝設(shè)備與平臺進行了研究。但該研究主要針對于安裝設(shè)備的選擇，對于設(shè)備安裝設(shè)計研究較為有限[6-7]。

但這些研究普遍未能解決當(dāng)前我國大采高綜放工作面的設(shè)備安裝遇到的實際問題[8]。針對斜溝煤礦大采高放頂煤采煤法的工作面設(shè)備運輸與安裝問題，以斜溝煤礦23101工作面設(shè)備運輸與安裝為例，為大采高放頂煤工作面設(shè)備重新規(guī)劃了運輸路線，對運輸經(jīng)過巷道提出了整改要求，對設(shè)備安裝進行了優(yōu)化設(shè)計，提高了工作面設(shè)備安裝速度，保障了工作面的安全高效運轉(zhuǎn)，為斜溝煤礦后續(xù)工作面以及類似礦井工作面設(shè)備運輸與安裝提供借鑒。

1 工作面概況

1.1 工作面地質(zhì)概況

斜溝煤礦23101大采高綜放工作面南側(cè)為21采區(qū)回風(fēng)上山，東側(cè)為正在回撤的23103工作面，北側(cè)、西側(cè)均為實煤區(qū)，上部為8#煤層18111、18109采空區(qū)和原店灣煤礦(開采8#煤，已關(guān)閉)。工作面位于魏家灘鎮(zhèn)和黃家溝村東南側(cè)，地表北部有黃家溝，南部有石吉塔溝，地表為黃土山區(qū)，起伏較大，蓋山厚度：291～436 m。13#煤層厚度13.58～14.42 m，平均煤厚14.01 m；煤傾角9.2°～9.6°，平均9.3°。該工作面基本頂為中細(xì)粒砂巖，直接頂為泥巖，基本底為泥巖，直接底為炭質(zhì)泥巖。

1.2 巷道布置情況

23101皮帶巷為矩形斷面(斷面規(guī)格5 200 mm×3 800 mm，凈斷面5 000 mm×3 450 mm，底板硬化，C25砼厚150 mm)，全長1 855 m。

23101材料巷為矩形斷面(斷面規(guī)格4 800 mm×3 600 mm，凈斷面4 600 mm×3 200 mm，底板硬化，C25砼厚200 mm)，全長1 873 m。

23101工作面開切眼和兩巷垂直，斷面為矩形(斷面規(guī)格9 300 mm×3 800 mm，凈斷面9 100 mm×3 400 mm，擴幫后斷面10 300 mm×3 400 mm，底板硬化，C25砼厚200 mm)，全長240 m(平距中-中)。

1.3 工作面主要設(shè)備

由于23101工作面為大采高綜放工作面，其工作面主要生產(chǎn)設(shè)備運輸尺寸較大、重量較重，故應(yīng)當(dāng)對工作面主要生產(chǎn)設(shè)備進行現(xiàn)場調(diào)研，調(diào)研結(jié)果見表1。

表1 23101工作面主要使用設(shè)備

2 工作面主要設(shè)備運輸路線及順序設(shè)計

2.1 工作面主要設(shè)備運輸路線設(shè)計

在設(shè)計工作面設(shè)備運輸路線時應(yīng)當(dāng)對礦井開拓系統(tǒng)、準(zhǔn)備系統(tǒng)以及回采系統(tǒng)進行全面考察，實地測量設(shè)計運輸路線所經(jīng)過巷道的斷面尺寸是否滿足設(shè)備運輸?shù)淖畹统叽?，同時，應(yīng)當(dāng)對巷道進行一定的整修，包括巷道轉(zhuǎn)彎處的抹平處理、巷道懸掛線纜的整理、巷道底板未硬化段的整體硬化以及對巷道積水處進行排水處理?？傊?，必須保證工作面設(shè)備運輸路線所經(jīng)巷道符合設(shè)備運輸要求，不能對設(shè)備運輸產(chǎn)生影響?，F(xiàn)對23101大采高綜放工作面設(shè)備運輸落線規(guī)劃如下。

1#副斜井→1#副斜井延伸段→二水平輔運石門→21采區(qū)輔助運輸上山→23101輔助斜巷→23101材料巷→23101工作面(升井路線按原路返回)。

2.2 工作面主要設(shè)備運輸順序規(guī)劃

工作面設(shè)備運輸是必須對設(shè)備運輸順序進行規(guī)劃，應(yīng)當(dāng)按照該工作面設(shè)備組裝順序與組裝位置進行運輸順序規(guī)劃，防止因運輸時的順序發(fā)生錯誤，導(dǎo)致工作面設(shè)備在組裝時出現(xiàn)返工、延誤工作面生產(chǎn)進度?，F(xiàn)對工作面設(shè)備運輸順序規(guī)劃如下。

皮帶機自移機尾→轉(zhuǎn)載機機頭部分→破碎機→機頭端頭架→轉(zhuǎn)載機機尾部分→機頭端頭架→后部刮板輸送機機頭→機頭過渡架→前部刮板輸送機機頭→后部運輸機過渡槽→機頭過渡架→前部運輸機過渡槽→后部運輸機中間槽→液壓支架→前部運輸機中間槽→采煤機→后部刮板輸送機機尾→機尾過渡架→前部刮板輸送機機尾→材料巷超前支架→工作面設(shè)備列車。

3 大采高綜放工作面設(shè)備安裝設(shè)計

3.1 皮帶機自移機尾、轉(zhuǎn)載機、破碎機的安裝

安裝順序：皮帶機自移機尾→機頭傳動部→鏈輪組件→架橋槽→凸槽→特殊架橋槽→架橋槽→鉸接槽→(破碎機)→推移槽→聯(lián)接槽→特殊推移槽→開口槽→破碎槽→卸載槽(7節(jié))→機尾組件。

安裝方法：首先將轉(zhuǎn)載機、破碎機在地面進行組裝，組裝完后對其按照入井安裝順序進行編號。用FBL-55型鏟板車將皮帶自移機尾運至工作面安裝地點，后將轉(zhuǎn)載機機頭部運到安裝地點后將其爬升至皮帶機自移機尾上對位穩(wěn)好(用多功能叉車和手拉葫蘆配合將其端起伸到自移機尾上使連接定位銷對準(zhǔn)滑車連接孔慢慢落下，直至到位)，上好卡環(huán)并用方木(1 200 mm×1 200 mm的木垛)將機頭驅(qū)動架支穩(wěn)，從機頭底鏈道穿入拉刮板鏈用的鋼絲繩。將轉(zhuǎn)載機頭電機減速器運到位，再將機頭架橋槽運到位，用FBL-10型多功能叉車將槽子叉起與轉(zhuǎn)載機機頭部對位安裝，上好對口螺栓，在其下方打好木垛將其支穩(wěn)。用同樣的方法依次將其余槽子(凸槽、調(diào)節(jié)槽、鉸接槽、推移槽、聯(lián)接槽)和破碎機安好，同時，破碎機用FBL-55型鏟板車整體運到位對位安裝，然后依次安裝推移槽、卸料槽、機尾組件。待工作面供電、供水、供液系統(tǒng)形成后，將各管路連接好，用機頭張緊裝置張緊刮板鏈?zhǔn)蛊溥_(dá)到預(yù)張力。最后通過安設(shè)專用起吊錨索將電機減速器進行對位安裝。

3.2 后刮板輸送機的安裝

后刮板輸送機共安裝機頭驅(qū)動部，機尾驅(qū)動部，機頭過渡槽1節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)中部槽104節(jié)，開口槽26節(jié)，特殊槽4節(jié)(機頭1節(jié)、機尾3節(jié))。

安裝順序：機頭驅(qū)動部→機頭過渡槽→機頭特殊槽→中部槽→開口槽→中部槽→機尾特殊槽→機尾驅(qū)動部。

安裝方法：依次拆除50 m以內(nèi)的內(nèi)落山側(cè)單體液壓支柱。用FBL-55型鏟板車整體運輸后刮板運輸機的機頭驅(qū)動部于設(shè)計地點后，確定安裝位置。用FBL-55型鏟板車把機頭過渡槽運到位后，將其與機頭驅(qū)動部對位安裝，上好啞鈴銷。從機頭側(cè)底鏈道穿入拉底鏈的鋼絲繩。用同樣的方法安裝好其余的中部槽和機尾特殊槽、機尾驅(qū)動部。在中部槽的安裝過程中從機尾方向開始向機頭鋪設(shè)上鏈，每鋪設(shè)60 m上鏈后將頂鏈繞過機頭鏈輪轉(zhuǎn)為底鏈，最后在將底鏈繞過機尾鏈輪與上鏈連接。

3.3 前刮板輸送機的安裝

前刮板輸送機共安裝機頭驅(qū)動部，機尾驅(qū)動部，機頭過渡槽(1節(jié)，4 800 mm)，標(biāo)準(zhǔn)中部槽(99節(jié))，開口槽(25節(jié))，變線槽(9節(jié)，機頭3節(jié)，機尾6節(jié))。

安裝順序：機頭驅(qū)動部→機頭過渡槽→機頭變線槽→開口槽→中部槽→機尾變線槽→機尾驅(qū)動部。

安裝方法：前刮板輸送機的機頭驅(qū)動部通過FBL-55型鏟板車運輸?shù)桨惭b位置。用FBL-55型鏟板車把機頭過渡槽運到位后，將其與機頭驅(qū)動部對位安裝，上好啞鈴銷。從機頭側(cè)底鏈道穿入拉底鏈的鋼絲繩。用同樣的方法安裝好其余的中部槽和機尾特殊槽、機尾驅(qū)動部。與后刮板輸送機安裝方法相同。

3.4 液壓支架安裝

由于工作面液壓支架分為中間架、端頭架以及過渡架，故在工作面液壓支架安裝時，必須注意安裝順序。應(yīng)當(dāng)將一組端頭架安裝至機頭端后，安裝3架過渡液壓支架，順次安裝132架中間架后，安裝4架機尾過渡支架，最后安裝一組機尾端頭架。為保證工作面設(shè)計長度與工作面安全回采，將機頭端架安置在皮帶巷，機尾端頭架安置于材料巷，為便于管理工作面刮板輸送機，應(yīng)當(dāng)將過渡液壓支架的第一架與前、后刮板輸送機機頭連接。

由于工作面的主要產(chǎn)量影響設(shè)備為前、后刮板輸送機，必須在工作面刮板輸送機安裝完畢之后，對工作面液壓支架進行安裝與調(diào)試。將液壓支架運輸至開切眼支架安裝位置之后，由支架搬運車上卸下時，應(yīng)當(dāng)盡量減小被安裝液壓支架與已安裝好的支架之間的夾角，待支架搬運車開走后，接通待安裝支架的供液系統(tǒng)，并升架至距離開切眼頂板0.2 m處，并在工作面平行方向上對液壓支架進行調(diào)整。之后，在工作面推進方向上對通過人工操作，對液壓支架與前、后刮板運輸機的連接問題進行移架操作，待兩者完全對位連接后，升架使液壓支架頂梁與工作面頂板完全接觸，并施加初撐力，達(dá)到對工作面頂板進行支護的效果。在工作面液壓支架全部安裝完畢之后，更改工作面供液系統(tǒng)為永久供液泵站供液。

3.5 采煤機安裝

由于大采高綜放工作面采煤機設(shè)備整體尺寸較大，結(jié)合斜溝煤礦具體生產(chǎn)實際，在地面必須對采煤機進行必要的拆卸。按照工作面采煤機的安裝順序，對采煤機進行井下現(xiàn)場安裝。

首先采用一輛FBL-55型鏟板車將采煤機的右滾筒與右搖臂，運輸至工作面采煤機安裝點，再配合使用兩輛FBL-55型鏟板車，將采煤機主機架運輸至安裝點。此時，首先安裝采煤機主機架部分，利用單體液壓支柱與FBL-55型鏟板車將采煤機機頭與機尾滑靴放置于中部槽齒條上，保證齒條充分嚙合，使其能夠在齒條上順利移動。然后，繼續(xù)采用一輛FBL-55型鏟板車將采煤機的左滾筒與左搖臂，運輸至工作面采煤機安裝點。在工作面液壓支架安裝完畢之后，結(jié)合液壓支架與倒鏈(手拉葫蘆)，將采煤機左右搖臂安裝與采煤機主機架之上，采用油缸固定，隨之，將采煤機左右搖臂安裝到位。將各水管、油管正確連接好。參照采煤機的相關(guān)要求，依據(jù)規(guī)定的潤滑油質(zhì)量與數(shù)量，向各個需油部位給油。同時，應(yīng)當(dāng)保持采煤機的整潔，防止因四周雜物對采煤機正常工作產(chǎn)生影響。

4 結(jié)語

大采高綜放工作面在我國應(yīng)用較少，其工作面設(shè)備具有相當(dāng)?shù)淖陨硖攸c。工作面設(shè)備結(jié)構(gòu)大、自重大、對運輸以及安裝設(shè)備、運輸路線所經(jīng)巷道要求高。本文依托斜溝煤礦23101大采高綜放工作面設(shè)備和運輸與安裝工程實際，利用現(xiàn)場調(diào)研與工程類比的方法，對工作面地質(zhì)情況、巷道布置狀況、工作面預(yù)安裝設(shè)備、設(shè)備運輸預(yù)設(shè)路線所經(jīng)巷道進行了實地調(diào)研與測量，按照工作面設(shè)備運轉(zhuǎn)實際狀況對工作面設(shè)備下井順序進行了設(shè)計，按照設(shè)備運輸路線對巷道斷面提出了整改要求，對于工作面主要設(shè)備安裝進行了設(shè)計，提高了工作面設(shè)備安裝速度，保障了工作面的安全高效運轉(zhuǎn)，同時，也為斜溝煤礦后續(xù)工作面的設(shè)備安裝提供了實踐基礎(chǔ)，為條件類似礦井提供了現(xiàn)場借鑒。