鄭艷春，李冬冬，張利軍

（晉能控股裝備制造集團(tuán)趙莊二號(hào)，山西 長(zhǎng)治 046000）

晉能控股裝備制造集團(tuán)某煤礦從成立至今，共發(fā)生了十多次綜采倒面作業(yè)，都是采用絞車和軌道聯(lián)運(yùn)的方式，其倒面作業(yè)效率低、風(fēng)險(xiǎn)大。因此，如何對(duì)綜采工作面的裝備回收過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，以提升裝備回收工程效率，減少風(fēng)險(xiǎn)，已成為制約礦井可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 工程概況

晉能控股裝備制造集團(tuán)某煤礦主要開(kāi)采3#煤，該煤的平均厚達(dá)5.5m，具有較好的穩(wěn)定性和較低的傾角。3314 綜采工作面在井田中部南邊，可采走向長(zhǎng)1946.5m，傾斜長(zhǎng)度175m，煤層一般為3#煤，煤層構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。采場(chǎng)正頂板由平均2m厚的砂質(zhì)泥巖組成，基頂為一塊石英砂巖，其厚度平均為9m。綜采工作面采用運(yùn)輸槽進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)管構(gòu)成的“U”型排風(fēng)體系，兩順槽的凈寬都是5000mm，高都是3400mm。

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

在以前的工作面末尾階段，在頂板上鋪上10m×1.2m 的雙層金屬網(wǎng)，每個(gè)周期結(jié)束需要進(jìn)行一次網(wǎng)絡(luò)連接。將鋼索以1m的間隔鋪設(shè)在鐵絲網(wǎng)下面[1]。綜放工作面的回采巷寬4m，高2.9m。

2.1.2 以往工作面通道支護(hù)方式

在采場(chǎng)下，切下最后一片煤后，對(duì)采場(chǎng)下的頂板和煤壁進(jìn)行了錨網(wǎng)支護(hù)。圖1顯示了傳統(tǒng)撤退通道的整體支撐計(jì)劃。回采工作面的頂板和頂板的支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和要求是：

圖1 以往回撤通道總體支護(hù)方案示意圖(單位：m)

（1）頂板支護(hù)。錨桿形式和規(guī)格:使用的材料是BHR500，桿體是22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，長(zhǎng)度為2400mm 的樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，使用了兩種錨固劑，一種是MSCKb2335，一種是MSZ2360。

錨索:采用1×19 股高強(qiáng)度鋼絞線，直徑22mm，長(zhǎng)7300mm，帶樹(shù)脂增強(qiáng)錨，使用一根MSCKb2335，兩根MSZ2360。每6個(gè)支架安裝一條錨鏈，錨鏈與支架之間的距離為3000mm，距離支架兩側(cè)1000mm。尾端裝有高強(qiáng)度的固定裝置，與300mm×300mm×14mm的高強(qiáng)度金屬支架相匹配。

（2）煤幫支護(hù)。錨桿形式和規(guī)格:采用的是BHR500的材質(zhì)，22#左旋無(wú)縱筋螺旋鋼絲作為桿體，用2400mm 的樹(shù)脂進(jìn)行加長(zhǎng)錨，采用了兩種錨固液，一種是MSCKb2335，一種是MSZ2360。錨桿配置：在一條直線上配置3 個(gè)，每個(gè)直線之間的距離是1000mm，排距是1500mm，巷面的頂部距它的距離是500m，而在它的下方距離底板400mm。

在工作面上，在轉(zhuǎn)換支架的頂梁和前梁的上部，沿著走向，要穿過(guò)一塊5000mm 的工字鋼，每個(gè)框架不低于一塊。在梁端支有一根單柱式支撐的情況下，用工字形鋼筋支撐整個(gè)煤面。在工作面中，在每個(gè)支撐前梁上穿過(guò)2000mm 的走向木頭，搭接長(zhǎng)不小于400mm，一端支撐在采場(chǎng)的頂部，在梁端支著單個(gè)支柱。

2.2 運(yùn)輸順槽設(shè)備回撤工藝

在工作面停止開(kāi)采之后，對(duì)全部的裝置進(jìn)行斷電，將電廠列車高壓電纜拆除后，按次序分解皮帶輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等，采用多個(gè)絞車接力，然后分別將各裝置拖動(dòng)到指定的位置。采用絞車和滑輪作為轉(zhuǎn)向裝置，將工作面中的刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)拖拽到回風(fēng)順槽的裝車點(diǎn)，再利用絞車與裝車點(diǎn)的起吊點(diǎn)，將裝置準(zhǔn)確放置在WC8無(wú)軌膠輪車上，將裝置提升到井口后進(jìn)行回收。

2.3 以往工作面支架回撤工藝

在運(yùn)送順槽設(shè)備、刮板輸送機(jī)及采煤機(jī)撤離完畢后，再將位于工作面上的水力支架卸下。

用絞車將液壓支架拉起并調(diào)整方向，然后拖至停采面上的卸載平臺(tái)，液壓支架經(jīng)裝載平臺(tái)裝載到平板車上，再經(jīng)軌道輸送到輸送順槽換裝點(diǎn)，最終由平板車上裝載到托架上運(yùn)走。原裝置回收傳送系統(tǒng)的原理圖如圖2所示。

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

在3314工作面上，在最后一次開(kāi)采過(guò)程中，使用了兩卷90m×12m 的高強(qiáng)聚醋酸纖維軟質(zhì)網(wǎng)片，取代了常規(guī)的二次金屬網(wǎng)片。在切割煤炭的時(shí)候，只需要兩個(gè)人在采煤機(jī)的前后支架上操縱手動(dòng)絞車就可以把軟網(wǎng)抬起并放下來(lái)，取代了每一個(gè)周期都需要通過(guò)前面的運(yùn)輸機(jī)來(lái)人工進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的過(guò)程。與此同時(shí)，為了避免在回放支架過(guò)程中窩頭產(chǎn)生大范圍的來(lái)壓，在最后開(kāi)采階段，減小了鋼索的間隔，前5 道鋼索間隔0.5m，后8道鋼索間隔0.8m?；夭上锏赖膶挾仁?.5m，高度是3.1m。

3.1.2 回撤通道支護(hù)工藝

（1）采場(chǎng)頂采用了錨索和柔性纖維網(wǎng)結(jié)合鋼梯梁支護(hù)的形式。在3314 采場(chǎng)巷道的整體支撐設(shè)計(jì)中，支護(hù)方案見(jiàn)圖3。

圖3 3314工作面回撤通道總體支護(hù)方案圖（單位：m）

頂板錨索布置:

第一步：在3314 工作面在最后一次開(kāi)采開(kāi)始挖槽之前（在沒(méi)有更多的移動(dòng)架次之前），在前橫梁上對(duì)頂板錨桿支護(hù)進(jìn)行了研究。拉線長(zhǎng)度為7300mm，兩個(gè)支撐間設(shè)置一根拉線，錨索托盤(pán)與拉線板緊密貼合。

第二步：煤機(jī)割通了一片煤層，用支撐桿做膨脹梁支護(hù)頂，再用“錨桿+鋼筋梯梁”的支護(hù)法。錨索的長(zhǎng)度為7300mm，階梯梁的間隔為1.5m×3個(gè)孔洞，每?jī)杉苤ёo(hù)一次，必須與在第1階段所設(shè)置的支架形成一個(gè)十字支撐，并與第2 階段所設(shè)置的支架支撐的距離為800mm。

第三步：取下托架，將1m 長(zhǎng)的一字梁放于托架前方，由機(jī)首向機(jī)尾推送前溜，切煤機(jī)進(jìn)行最后一次切煤。在割到最后一刀的時(shí)候，要及時(shí)對(duì)頂板和煤幫采取必要的支護(hù)措施，具體的支護(hù)要求是：根據(jù)頂板狀況的差異，選擇的煤機(jī)數(shù)量在20~30架之間，在整個(gè)支護(hù)過(guò)程中，需要完成4~6 次的支護(hù)。每?jī)蓚€(gè)支架支撐一次，需要與二個(gè)支架構(gòu)成十字支撐，并與二個(gè)支架之間的距離為0.8m。

（2）采場(chǎng)煤頂?shù)闹涡问綖椋涸谑┕み^(guò)程中，采用了拉繩及加強(qiáng)臺(tái)階梁支護(hù)，并在拉繩中間布置了幾根錨桿。

錨索布置:沿橫向設(shè)置鋼筋階梯梁，錨索間距為1500mm，每排2 條，上、下兩排錨索間距為1800mm，沿豎直煤面鉆孔，距頂板、底板間距為650mm。

錨桿布置：錨桿的排距為1500mm，每排1 根，與頂、底間距均為1550mm，錨桿的布置與頂、底板均垂直。

3.2 運(yùn)輸順槽設(shè)備回撤工藝革新

等所有有關(guān)的裝置都拆卸完畢后，采取新式的BYSX-10x2(A)起吊裝置，代替絞車的使用，然后將拆除的設(shè)備如皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)等裝置放入WC8 膠輪車進(jìn)行回收。液壓臂架式起吊裝置主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 液壓臂架式起吊裝置主要技術(shù)參數(shù)

BYSX-10x2（A）型礦井用液壓懸臂式吊裝裝置，其工作過(guò)程主要有：在巷道中的運(yùn)輸流程、支頂流程和吊裝流程[2]。

井下搬運(yùn)工藝：提升機(jī)可以自行在井下搬運(yùn)，也可以由輔助搬運(yùn)設(shè)備搬運(yùn)到工作面或切眼巷中。

支頂工序：在吊裝較重的物體時(shí)，需要采用機(jī)身尾托；用四條腿支撐，鋼軌可以提升到250mm，確定鋼軌離地后，即可進(jìn)行吊運(yùn)。

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）在卸下液力支承前，底部的三角部分必須修平。采用2500mm×2500mm的一個(gè)等腰線，保證1#支護(hù)基部與煤墻之間的距離達(dá)到7m。為保證架式車輛的通過(guò)，在回送順槽下巷及回采巷底鋪上聚合物密封件。

（2）利用TYH-600 型液壓支架移位裝置代替了以往的吊車，完成了對(duì)支架的回收。具體的技術(shù)參數(shù)列于表2。

表2 液壓支架調(diào)移裝置主要技術(shù)參數(shù)

該液壓支架調(diào)整機(jī)構(gòu)由傾斜平臺(tái)、過(guò)渡平臺(tái)、轉(zhuǎn)向平臺(tái)、裝車平臺(tái)、兩條牽引臂、兩條裝車臂及液壓系統(tǒng)等構(gòu)成。在支承基座的前方設(shè)置了一個(gè)傾斜工作臺(tái)，可以使水力支承平穩(wěn)地導(dǎo)向到調(diào)整工作臺(tái)的上方；所述的轉(zhuǎn)體平臺(tái)構(gòu)成了轉(zhuǎn)體部分，能夠帶動(dòng)全部的液壓支架進(jìn)行搖擺；旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，拉動(dòng)液壓架，逐步地調(diào)節(jié)90°；所述的卸載平臺(tái)對(duì)所述的液壓支架進(jìn)行方向調(diào)整后，從所述的載重裝置上卸下；提升機(jī)構(gòu)安裝在裝載平臺(tái)的前端，可調(diào)節(jié)裝載平臺(tái)的高度，為將液壓支架轉(zhuǎn)移到托架上提供了一個(gè)良好的環(huán)境。

采用TYH-600 型油柱支柱移動(dòng)裝置取代絞車，完成抽架、調(diào)向、裝車、推移動(dòng)裝置、拉掩護(hù)架等工序的集中自動(dòng)化操作，并通過(guò)支撐車將油柱從工作面運(yùn)輸?shù)骄萝噲?chǎng)[3]。

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

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）在末回階段，采用聚醋酸纖維軟體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)的鋼質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可減輕工作面工人的勞動(dòng)負(fù)荷，提升工作面工作效果，同時(shí)也可減少前方運(yùn)輸機(jī)網(wǎng)絡(luò)化過(guò)程中，工作面破碎傷人的危險(xiǎn)性。

（2）在回采巷道內(nèi)，加大了回采巷道的頂幫錨網(wǎng)支護(hù)力度，消除了回采巷道內(nèi)的后部支撐，使回采巷道內(nèi)沒(méi)有發(fā)生回采時(shí)的片幫。

（3）采用BYSX-10x2（A）型煤礦用液壓吊桿提升機(jī)取代了絞車，使每個(gè)班次的工作人員從12人減少到9 人，減少了25%；各班次的回退裝置從原來(lái)的9 輛汽車增加到了11 輛汽車。采用TYH-600 液壓支架移動(dòng)設(shè)備取代了絞車，使回采工作面的工作人員從原來(lái)的12 個(gè)人減少到6 個(gè)人，減少了50%的人員；119 根支架的拔出，只用了10d，創(chuàng)造了我公司單根支架拔出的歷史記錄。

（4）第一次，在運(yùn)送順槽設(shè)備和液壓支柱的時(shí)候，去掉了絞車的運(yùn)送這個(gè)步驟，這樣就可以通過(guò)遙控裝置進(jìn)行遙控，這樣就能很好解決卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中鋼絲繩斷裂、超速等危險(xiǎn)引起的安全性問(wèn)題。