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(lái)已歷經(jīng)綜采搬家倒面十余次，均使用絞車配合道軌對(duì)設(shè)備進(jìn)行回撤，回撤效率低下，危險(xiǎn)系數(shù)高。因而，如何優(yōu)化綜采工作面設(shè)備回撤工藝，提高設(shè)備回撤的工效，降低危險(xiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)度1 946.5 m，傾斜長(zhǎng)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(jiǎn)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(fēng)方式，運(yùn)輸順槽進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)順槽回風(fēng)，兩順槽設(shè)計(jì)凈寬度均為5000 mm，凈高度均為3400 mm。運(yùn)輸順槽設(shè)備主要有皮帶輸送機(jī)、電站列車、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、運(yùn)輸順槽超前支架等，工作面內(nèi)設(shè)備主要有前后部刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架等。

2 以往末采及設(shè)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(shè)雙層金屬網(wǎng)，規(guī)格為10 m×1.2 m，每完成一個(gè)循環(huán)需聯(lián)網(wǎng)一次。在金屬網(wǎng)下方敷設(shè)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(hù)方式

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

圖1 以往回撤通道總體支護(hù)方案示意圖（m）

（1）頂板支護(hù)

錨桿形式和規(guī)格：采用BHR500 材質(zhì)、桿體為22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，長(zhǎng)度2400 mm。樹脂加長(zhǎng)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(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑為22 mm，長(zhǎng)度為7300 mm，樹脂加長(zhǎng)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(shè)1 根，錨索間距為3000 mm，距幫1000 mm。尾部配有高強(qiáng)度錨具，配套高強(qiáng)度金屬托板規(guī)格300 mm×300 mm×14 mm。

（2）煤幫支護(hù)

錨桿形式和規(guī)格：采用BHR500 材質(zhì)、桿體為22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，長(zhǎng)度2400 mm。樹脂加長(zhǎng)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(guò)渡支架頂梁及前梁上方沿走向穿一根長(zhǎng)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(shè)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(zhǎng)度不少于400 mm，另一端頂住煤幫，梁端支設(shè)單體柱。

2.2 運(yùn)輸順槽設(shè)備回撤工藝

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

2.3 以往工作面支架回撤工藝

運(yùn)輸順槽設(shè)備、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)回撤完成后，對(duì)工作面內(nèi)液壓支架進(jìn)行回撤。

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

圖2 原設(shè)備回撤運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖

3 末采及設(shè)備回撤工藝革新

3.1 末采及回撤通道支護(hù)工藝

3.1.1 末采工藝

3314 工作面末采期間頂板維護(hù)采用兩卷規(guī)格為90 m×12 m 的單層高強(qiáng)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(shí)只需兩人分別在采煤機(jī)前后支架內(nèi)操作手動(dòng)絞盤將柔性網(wǎng)起吊和放下，代替了每個(gè)循環(huán)需進(jìn)前部輸送機(jī)人工聯(lián)網(wǎng)的工藝。同時(shí)，為防止窩頭在回撤支架期間出現(xiàn)大面積來(lái)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(hù)工藝

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

圖3 3314 工作面回撤通道總體支護(hù)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(shí)），沿支架前梁處進(jìn)行頂板錨索支護(hù)。錨索長(zhǎng)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(jī)割通第一刀煤后支架打出伸縮梁支護(hù)頂板，然后進(jìn)行“錨索+鋼筋梯梁”支護(hù)。錨索長(zhǎng)度7300 mm，梯型梁間距1.5 m×3 孔，每?jī)杉苤ёo(hù)一次，需與第一步打設(shè)的錨索形成交叉支護(hù)，與第一步支護(hù)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(jī)頭到機(jī)尾推出前溜，煤機(jī)割最后一刀煤。割最后一刀時(shí)，須分段對(duì)頂板與煤幫進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，具體要求為：視頂板情況煤機(jī)每割20～30 架，對(duì)頂、幫進(jìn)行支護(hù)，分4～6 次完成整個(gè)工作面支護(hù)。隔兩架支護(hù)一次，需與第二步支護(hù)形成交叉支護(hù)，且與第二步支護(hù)錨索間距為0.8 m。

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

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(shè)，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(shè)。

3.2 運(yùn)輸順槽設(shè)備回撤工藝革新

運(yùn)輸順槽設(shè)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(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、超前支架等設(shè)備依次裝入WC8 無(wú)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(guò)程主要分為：巷道內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程、支頂過(guò)程和吊裝過(guò)程。

巷道內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程：起吊裝置可在巷道內(nèi)獨(dú)立行走或通過(guò)輔助運(yùn)輸設(shè)備牽引至作業(yè)地點(diǎn)或至切眼巷道。

支頂過(guò)程：當(dāng)起吊重物時(shí)，必須使用機(jī)體尾部支頂裝置；四個(gè)支腿支起，履帶最高可升至250 mm，在確認(rèn)履帶離開地面后，方可實(shí)施吊裝。

吊裝過(guò)程（無(wú)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(duì)下端頭三角區(qū)進(jìn)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(duì)運(yùn)輸順槽和停采工作面巷道底板鋪設(shè)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(tái)、過(guò)渡臺(tái)、轉(zhuǎn)向臺(tái)、裝車臺(tái)、兩個(gè)牽引臂、兩個(gè)裝車臂和液壓系統(tǒng)組成。斜臺(tái)布置在支架底座前，可順利地將液壓支架引導(dǎo)至調(diào)向平臺(tái)之上；過(guò)渡平臺(tái)形成一個(gè)過(guò)渡段，將液壓支架整體擺正；轉(zhuǎn)向平臺(tái)使液壓支架抽出并逐漸調(diào)向90°；裝車平臺(tái)是使調(diào)向后的液壓支架向支架運(yùn)輸車轉(zhuǎn)載；抬底裝置設(shè)置在裝車平臺(tái)的前部，對(duì)裝車平臺(tái)的高度進(jìn)行調(diào)整，為液壓支架向支架運(yùn)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(hù)架等流程的集中機(jī)械化作業(yè)，支架車將液壓支架由工作面直接轉(zhuǎn)運(yùn)至井底車場(chǎng)。

3314 工作面設(shè)備回撤運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖如圖4。

圖4 3314 工作面設(shè)備回撤運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)論

（1）末采期間使用高強(qiáng)度聚酯纖維柔性網(wǎng)代替金屬網(wǎng)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，也降低了人員進(jìn)入前部輸送機(jī)聯(lián)網(wǎng)期間煤壁片幫傷人的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）通過(guò)加強(qiáng)回撤通道頂幫錨網(wǎng)支護(hù)強(qiáng)度，取消了工作面背幫柱支護(hù)，在液壓支架回撤過(guò)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(shè)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(gè)支架回撤共用時(shí)10 d，創(chuàng)公司單面支架回撤升井最短時(shí)間。

（4）首次在運(yùn)輸順槽設(shè)備和液壓支架的回撤過(guò)程中取消了絞車運(yùn)輸環(huán)節(jié)，設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)遙控器遠(yuǎn)程操作，避免了絞車運(yùn)輸期間的鋼絲繩斷裂、跑車等風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的安全隱患。