梯形綜采工作面邊采邊延車接架技術

郭曉亮

(皖北煤電集團公司，安徽 宿州 234000)

梯形綜采工作面邊采邊延車接架技術

郭曉亮

(皖北煤電集團公司，安徽 宿州 234000)

現代化煤礦開采過程中，在復雜地質條件下為多回收煤炭資源，工作面越來越長，因此需要在回采過程中延運輸機對接支架，確保工作面的連續生產。

梯形綜采工作面； 延運輸機； 對接支架

1 工程概況

恒源煤礦Ⅱ627工作面位于Ⅱ62采區中下部，設計為傾斜長壁綜采工作面。工作面傾斜長985～1 000m，平均954.4m，走向寬為147～217m，平均工作面機巷標高為-591.0～-487.8m，風巷標高為-481.1～-506.6m，切眼標高為-506.6～-487.8m。

Ⅱ627工作面周圍的地質情況是東部為尚未布置采掘工程的塊段；南部為正在回采的Ⅱ624工作面；西部為2011年12月回采結束的Ⅱ628工作面和火成巖嚴重侵蝕區；北部為尚未布置采掘工程的Ⅱ62下采區。

Ⅱ627工作面地表范圍內情況：對應地表主要為農田、溝渠、池塘以及鄉村小路等，另有一條季節性河流王引河由西北向東南徑流。對應地表標高為+31.5～+32.3m。預計工作面回采將進一步加劇地表沉陷。

在掘進成巷過程中，由于受Ⅱ627- 13(H=10m)斷層的影響，做斜風巷盡可能地回收煤炭資源。在斜風巷準備48架支架，隨著回采工作面越來越長，需要延運輸機并把工作面支架與斜風巷支架對接，確保綜采工作面的連續性，如圖1。

2 施工前準備

(1)施工人員組織及培訓。①根據現場情況及設備安裝技術要求編制施工安全技術措施，并在工作面施工前完成審批工作。②在施工前，所有施工人員必須學習《Ⅱ627綜采工作面機尾段接架延車安全技術措施》，做到熟悉各項安全技術措施，掌握施工工序、安裝工藝。③參加施工的所有作業人員必須持證上崗。

(2)工作面延車前檢修班需將所有電纜(運輸機兩根、轉載機兩根、破碎機一根、煤機一根共計6根)搗夠3.2m(在運輸機機尾處)。

圖1 綜采工作面示意圖

(3)檢修班提前準備所需備件材料。

3 接架延車

3.1 對接前準備工作

(1)對接前控制好工作面的偽傾斜防止上竄，保證上隅角寬度，確保有足夠的對接空間。

(2)工作面接架延車期間斜風巷頂板及上幫嚴禁退錨。

(3)對接支架架前架襠內浮煤清理干凈并加強巷道支護。

(4)接架前對待接支架進行全面檢修，保證完好。

(5)待接支架放置于風巷上幫，必須支撐有力，接實頂板。

(6)接架延車期間風巷不退錨。

(7)技術員根據工作面風巷側第一架支架位置放支架對接線并在頂板用白漆畫出。

3.2 施工方法

(1)隨著工作面的推進，支架前移，待98架支架頂梁與99架支架頂梁對齊時停止拉架，開始用單體液壓支柱靠99架，直至與98架對接。若工作面支架與對接支架頂梁對齊時，煤機不能割通硐，必須人工炮采超前施工。

(2)待支架對接完畢后，開始延運輸機，延車前工作面機尾段多割500mm，不抵車并支護好幫頂，留夠延運輸機的空間。

(3)拉運輸機尾前，90架至延長段底板必須清理到矸石底板，并確保底板平整，然后用運輸機鏈條配合10T的回頭滑子固定在下次接架的大立柱上，之后用JDHB-14慢速絞車與回頭滑子配合拉運輸機尾，確保拉夠2節溜槽的空間，若拉不到位或者與工作面運輸機中心線不一致，必須用單體支柱調整一致，見圖2和圖3。

圖2 拉運輸機尾示意圖

圖3 拉運輸機尾就位示意圖

(4)延車施工工藝：掐鏈→拉運輸機機尾至風巷口→鋪設中部槽→穿底鏈→鋪設上鏈→運輸機機尾電機供電→運輸機對接調試→安裝銷排→安裝電纜槽及夾板→電纜入槽。

(5)使用單體支柱配合就位時，單體支柱實行遠程控制，距離不少于5m，并拴好防倒繩，防止單體支柱事故傷人。

(6)接架延車完畢后，將支架拉線調整，使支架、運輸機平直。

(7)其余支架接架延車按上述方法依次進行。

4 安全技術措施

4.1 絞車使用安全技術措施

(1)絞車安裝在頂板穩定支架合適地點，采用地錨全長錨固固定，壓戧柱牢靠，接實頂板，絞車安裝牢固。

(2)絞車繩使用φ26mm，且完好，信號設施齊全。

(3)絞車司機持證上崗，按操作規程作業，注意力集中，確保開停及時。

(4)開車時，繩道嚴禁站人或有行人通過，專人站在安全地點觀察大件運行情況，及時傳遞開、停車信號，及時調整大件運行方向，防止大件碰撞支架及周圍設備。

(5)使用回頭滑子時，固定回頭滑子的支架必須升足勁，用大鏈纏繞在大立柱上必須使用配套螺栓和連接環接合牢固,并且掛輪時的繩道三角區內嚴禁站人。

(6)回柱絞車運輸大件時，司機及觀察大件運行人員必須站在有可靠防護的安全地點，絞車前方設護身柱并掛網。

4.2 絞車拉架安全技術措施

由于機尾最后一架液壓支架無法與運輸機尾連接，需要用慢速絞車向前拉，見圖4。

圖4 支架就位示意圖

(1)拉移支架前，沿途要巡查一遍，把支架通道內的雜物清理干凈。

(2)絞車牽引支架前必須仔細檢查連接是否牢固。

(3)拉移支架過程中，整個支架通道禁止有人，且應安設警戒，嚴禁人員進入。絞車司機在有護身柱和護身金屬網的安全地點操作絞車。

(4)每次拉移支架前，絞車司機都必須仔細檢查絞車基礎及地錨、護身柱、對輪銷、鋼絲繩及鉤頭的連接等是否牢固可靠，檢查絞車的安全制動裝置及切眼運輸路線是否符合要求，發現問題及時處理，否則不準拉架。

(5)拉移支架過程中，如發現歪架、刮棚、拉不動及繩松等異常情況，應及時停車處理，處理時絞車必須有專人切斷電源，以防誤動作，并有區隊長現場指揮。

4.3 靠架安全技術措施

由于機尾最后一架支架頂梁與斜風巷支架頂梁對齊后，兩架間距離較大，需要用單體靠架對接。

(1)操作前必須加固好斜風巷原支架位置的頂板，并確保支柱強度、防倒可靠。

(2)收所靠支架的伸縮梁及護幫，確保支架的空間最小。

(4)片閥供液時緩慢供液，若支架歪斜時必須停止供液，重新固定單體支柱位置。

(5)至少3人配合作業，一人監護，跟班人員及隊長要現場監控。

(6)支架就位后，必須升足勁，伸出前梁，打好護幫板。

4.4 延運輸機尾安全技術措施

(1)延車前，機尾8架多移500mm，并伸出支架伸縮梁，打好護幫板，斷面距≥340mm時應超前管理，采用人工打穿插梁方法管理頂板。采用φ200mm×1 800mm的半圓木作插梁，配DWX- 35、31.5型單體支柱，每架二棚，棚距750mm；過頂采用φ200mm×1 800mm半園木或搪柴捆；煤幫采用1.2m雙搪柴間距500mm及雙大笆滿幫背幫，支柱初撐力≥90kN。

(2)延運輸機前，首先停電、掛牌、閉鎖運輸機開關。

(3)先將運輸機溜槽及電纜槽等運到外段切眼口，使用回柱絞車掛回頭滑拉到位，溜槽靠煤幫立放好，電纜槽放在支架底座上。

(4)使用回柱絞車將機尾及過渡槽拉到對接的支架前，再用絞車將偏轉槽拉至機尾過渡槽處。

(5)使用6分鋼絲繩配合繩卡卡緊底鏈條，穿溜槽，用回柱絞車拉連接底鏈的鋼絲繩以達到拉底鏈目的，最后將溜槽與偏轉槽及機尾對接，將底鏈拉出機尾后接上鏈，鏈條對接并緊鏈適宜，保證運輸機鏈條松緊適當，運轉正常。

研究組采用多排的CT螺旋機檢查，對于掃描范圍，將胸廓進入，直到肺底部，再次進行連續掃描[2]。用多排預設的螺旋掃描每圈四十毫安，即1.5螺距， 每圈0.75秒，非多排螺旋的預設掃描四十毫安，每圈三十毫米的床進即(層距=層厚) ，每圈0.48秒，層厚重建為五毫米。在工作站顯示屏中，用縱隔窗以及肺窗對CT的圖像進行觀察，對肺血管的支氣管及其正常的肺組織進行縱隔解剖，對其結構進行觀察，對不安的患病的部分布形態、及其大小、病變的位置、密度等進行觀察。

(6)電器設備拆除時，要掛停電牌，并安排專人看管。

(7)拆除的零部件全部回收以備安裝。

(8)設備拆除時嚴禁破壞性拆除，回收要安排專人清點，隨拆隨運，小件交井下家具房并出票核對，嚴防丟失。

(9)延車應按技術措施的要求及其施工工藝進行。

(10)運輸機延車要保證平直穩，刮板均勻布置。

(11)延車后將運輸機段電纜放入電纜槽托架內。

(12)延車完畢后，將運輸機找平找直，確保初級支架不掉斜。

4.5 大件起吊安全技術措施

(1)凡需起吊大件的地點，每次起吊前應合理確定大件的起吊點，并視具體情況采用打點柱或挑棚等方式加強起吊點及周圍的棚子，待加固安全后方可起吊；起吊運輸機機尾大件必須架“井”型組合梁作為起吊棚起吊，起吊棚使用長鋼梁或工字鋼配合單體一梁四柱架設。

(2)起吊梁必須采用一梁三柱進行加固，單體初撐力不低于90kN，確保起吊棚牢固。

(3)起吊時必須掛牢、掛穩物件，起吊固定繩必須位于起吊物正上方，先試吊，經確認無誤后，方可正式起吊。

(4)用長釬子輔助支撐起吊物，嚴禁用手托或用腳蹬。

(5)先用手拉緊起吊繩，然后逐漸纏緊起吊繩。

(6)起吊大件時，必須安排一名有經驗的人員專門看護起吊物、起吊棚，認真觀察頂板變化情況。

(7)起吊大件時，人員必須站在起吊地點的斜上方，嚴禁站在大件下方，無關人員嚴禁在起吊點5m以內停留或通行，操作人員應集中注意力操作，嚴防甩鉤傷人。起吊過程中，操作人員與大件保持一定距離，操作人員應遠離大件波及地點，嚴禁將身體任何部位伸入大件下方，站在起吊大件斜上方支護安全地點起吊，嚴禁站在起吊棚以下起吊及做與起吊無關的工作。

(8)工作面檢修更換物件時，嚴禁單人作業施工。

(9)使用手拉葫蘆起吊運輸機、支架等設備大件時，使用5t的手拉葫蘆，超過5t設備必須根據設備重量使用多臺手拉葫蘆配合起吊。

(10)所使用手拉葫蘆必須完好，每次起吊前應仔細檢查手拉葫蘆是否有故障，嚴禁使用不完好手拉葫蘆起吊大件。

(11)起吊繩環使用φ15.5mm以上鋼絲繩做成，插接不低于21扣，雙頭雙股連接，或使用運輸機鏈條起吊，每次起吊前應仔細檢查繩頭是否有斷絲、斷股等現象，鏈條是否有損傷，如有上述情況之一都禁止使用。

(12)使用鏈條捆綁大件起吊時，鏈條的挽繩處要用配套螺絲緊合。

(13)手拉葫蘆起吊重物時，要雙手均勻用力拉小鏈，不得過快過猛，起吊重物懸空停留時，要將手拉小鏈栓牢在大鏈上。

(14)起吊地點應保證支護完好，退路暢通，無安全隱患。

(15)起吊工具額定起重量必須大于大件重量，起吊過程中大件別卡時不要強拉，要采取措施處理好后再起吊。

(16)起吊工具可采用錨桿、錨索、梁進行固定，強度必須與額定起重量相匹配。

采用起吊梁固定的，挖梁窩固定時梁端深入巷幫有效長度不低于500mm，并進行澆注；支護棚梁作起吊梁時，必須對棚梁采取加固措施。

(17)設備大件起吊前應在距起吊地點一定距離處設置警戒牌，并明確標識。起吊作業前，除操作人員外的其他人員必須撤至警戒范圍以外。平巷起吊時，起吊點前后警戒距離不小于10m。

(18)起吊前必須仔細檢查起吊工具及固定設施的完好狀況，如有失效嚴禁起吊。

(19)設備大件起吊時，捆綁必須牢固可靠，嚴禁使用鐵絲捆綁設備大件。

(20)設備大件起吊時，作業人員應站在安全地點進行操作。

(21)設備大件起吊操作應遵守下列規定。①起吊前應先試吊，試吊高度為100～200mm。②設備大件應垂直起吊，嚴禁斜拉、斜吊。③設備大件起吊應連續作業。④嚴禁使用人體重量來平衡被吊設備大件。嚴禁操作人員站在被吊設備大件上起吊。嚴禁用手直接校正已漲緊的起吊工具。⑤采用手拉葫蘆起吊設備大件時，拉小鏈應雙手均勻用力，不得過快過猛，起吊設備大件懸空停留時，應將手拉葫蘆的小鏈固定在大鏈上。⑥采用風動葫蘆及液壓馬達起吊時，壓風及供液壓力應滿足起吊工具額定壓力要求。⑦采用回柱絞車起吊時，必須保證鋼絲繩處于拉緊狀態，平穩起吊，嚴禁強拉強拽。

4.6 煤幫人工超前安全技術措施

(1)采取放震動炮配合人工鎬刨超前施工。

(2)每次開工前和各工序作業前，嚴格執行敲幫問頂制度，敲幫問頂工作要貫穿于作業全過程，特別是各工序前要進行細致的敲幫問頂工作，及時處理危巖活石。對工作區域安全情況進行全面檢查，確認安全后方可作業。

(3)準備好所需單體液壓支柱、塘柴、小笆、大笆、半圓木等應用物料和工具。

(4)準備好風鎬和風帶、撬棍。

(5)每次開工前要認真檢查施工地點及附近20m范圍內的瓦斯情況，只有瓦斯濃度在0.8%以下時方可施工。

(6)開工前必須將附近的電纜、風水管路等進行有效保護，防止挑頂時被破壞。

(7)機尾人工超前寬度以不影響支架對接為原則，支護采用支架、單體配合半圓木支護，并采用塘柴配合大小笆片將頂幫過嚴背實，棚距為750mm，且單體活柱伸出量不小于200mm，初撐力不小于90kN，并有可靠的防倒措施。

(8)超前結束后，必須將作業地點余煤及雜物清理干凈，用大笆將煤壁自上而下背嚴，防止煤壁片幫。貼幫支柱要緊貼煤壁支設。

(9)支柱要成排對齊，防倒繩齊全、完好、牢固，三用閥要平行于人行道。

5 驗算

5.1 φ30mm×108mm鏈條驗算

起吊大件重量按5t計算，Fmax=49kN(單股)；φ30mm×108mm級性能鏈條最小破斷力：Qp=1 130kN。安全系數Ma=Qp/Fmax=1 130/49=8.4>6.5，所以該鏈條滿足要求。

5.2 絞車布置及校驗

運輸機伸縮機尾重量9 860kg，動力部件6 180kg，共計16 040kg。

外段切眼上口靠風巷上幫安裝JDHB- 14/1.7型回柱絞車1臺，鋼絲繩選用φ26mm。牽引最重物體重量17t，繩長70m，最大傾角β=6°，沿底板牽引。

絞車提升能力校核。①根據絞車使用說明書，可知JDHB- 14/1.7型回柱絞車技術參數為：電機功率22kW；絞車平均繩速0.13m/s；絞車容繩量180m；絞車平均靜拉力140kN。②斜長70m、坡度6°。③選用鋼絲繩直徑26mm，鋼絲繩破斷力總和為473kN。④根據《煤礦安全規程》第400條規定：單繩纏繞式絞車提升裝置鋼絲繩安全系數的最小值6.5。⑤JDHB- 14/1.7型回柱絞車拉大件驗算。絞車拉大件的實際牽引力：

Fmax=Mg(sinβ+ω1cosβ)+gMpLp(sinβ+ω′kcosβ)

=60 315.5N<140kN

式中：Fmax——絞車需要的實際牽引力，kN；

M——絞車所拉大件重量，17 000kg；

g——重力加速度，9.8m/s2；

ω1——大件沿底板運行阻力系數，取0.25；

Mp——鋼絲繩的每米質量，2.54kg/m；

Lp——鋼絲繩沿軌道全長，70m；

β——巷道線路傾角，6°；

ω′k——鋼絲繩移動時的阻力系數，為0.3。

鋼絲繩的安全系數校核：

Ma=Qp/Fmax=473÷60.315 5=7.8>6.5

式中：Ma——鋼絲繩安全系數。

由以上計算可知鋼絲繩在破斷力總和上符合《煤礦安全規程》第400條規定的要求。

根據以上驗算可知，斜巷坡度為6°、斜長70m時，JDHB- 14/1.7型回柱絞車滿足拉大件的要求。

6 結語

梯形綜采工作面能否順利安全回采，關鍵在于運輸機尾能否安全順利拉移夠延車位置、支架就位的安全措施，只有處理好上述兩大因素，才能實現順利安全生產。

Conveyor and support advancing technique during mining on trapezoidal fully mechanized working face

In modern coal mining the working face becomes longer in order to recover more resource under complicated geological condition. So it needs to extend the conveyor and support, which can ensure the continuous production of working face.

trapezoidal fully mechanized working face; conveyor advancing; butt joint support

TD822+.1

B

2017-05-16

郭曉亮(1982 -)，男，安徽淮北人，工程師，主要從事礦井地質資源開發與管理技術工作。