高產高效綜采面設備列車的優化布置

何威杰

(神東煤炭集團大柳塔煤礦，陜西 神木 719315)

0 引言

神東礦區位于華北地臺鄂爾多斯臺階向斜東翼的陜北斜坡上，井田內斷層稀少，煤層近似水平，為一傾向南西的單斜，地質條件簡單，綜采工作面采用盤區條帶式布置。綜采工作面巷道布置在煤層中，主要包括切眼、2條垂直于切眼的運輸順槽和回風順槽、2條平行于切眼的回撤通道和回撤輔巷。利用綜采設備輔巷多通道快速回撤技術，實現了綜采工作面的快速回撤。回撤通道及輔巷均布置在大巷保護煤柱邊界處，大巷護巷煤柱寬度20～30 m，但根據目前礦區綜采工作面設備實際使用情況，為滿足設備列車放置及回撤需要，綜采工作面回撤通道距離大巷需留設200 m左右煤柱才行，致使綜采面減少170 m的可推采距離。如何最大程度減少綜采工作面回撤通道與大巷間距離、縮短不必要的大巷保護煤柱，對于提高綜采工作面的推進長度和資源回收率具有重大意義。文中結合神東礦區實際，根據綜采工作面的設備列車安裝使用情況，本著最大限度縮減多余保護煤柱的思想，對設備列車放置及回撤巷道的布置方式進行優化，同時對其適用性進行簡要介紹，為同類條件下的巷道布置優化提供借鑒。

1 設備列車通常的布置形式

設備列車是綜采工作面順槽內布置的軌道列車，主要放置回柱絞車、絞車開關、高壓電纜及光纜、油脂、高壓及高精過濾站、乳化液泵站、乳化液蓄能器、噴霧泵站、水箱、變壓器，是綜采工作面采煤機、三機和支架等設備的動力產生點，設備列車尾部與綜采工作面之間是承載管纜線的單軌吊，工作面設備所需動力通過單軌吊吊掛的管纜線輸送，管纜線會隨著工作面的推進不斷彎曲、下垂、收縮。在單軌吊吊掛管纜線彎曲下垂到極限位置前，設備列車朝向工作面推進方向拉移，單軌吊吊掛管線拉直，從而設備列車實現隨工作面推進周期性前移。通常，設備列車和單軌吊上的管線長度分別為120 m和80 m左右，綜采工作面推采起點(切眼)及終點(回撤通道)需預先準備設備列車安裝位置空間，設備列車及單軌吊吊掛管線布置如圖1所示。

圖1 設備列車及單軌吊吊掛管線布置示意圖

2 設備列車的優化布置

2.1 布置在綜采面回撤通道、回撤輔巷

根據帶式輸送機和設備列車是否在同一條巷道，綜采面可分為機(帶式輸送機)軌(設備列車軌道)合一布置和機軌分離布置2種其情況。當帶式輸送機和設備列車是在同一條巷道時，稱為機軌合一，反之稱為機軌分離。綜采工作面采用機軌分離布置時，通過特殊的巷道設計可將設備列車拉入本工作面的回撤輔巷內，即：設備列車本工作面回撤輔巷布置。綜采工作面采用機軌合一布置時，由于設備列車布置在帶式輸送機外側，無法實現設備列車本工作面回撤輔巷布置，可以通過特殊巷道設計將設備列車拉入相鄰工作面的回撤通道內，即：設備列車布置相鄰工作面回撤通道布置。

設備列車本工作面回撤輔巷布置：綜采工作面機軌分離布置時，可以在安裝設備列車順槽側的回撤通道與回撤輔巷間的聯巷進行調斜布置，在斜聯巷內設置轉彎軌道，實現將設備列車拉入本工作面的回撤輔巷內，如圖2所示。通常綜采工作面末采期間，為保證工作面安全回撤，回撤通道通常在綜采工作面推進至距離停采線(回撤通道)200 m或者提前貫通時間一個月進行垛式支架支護，若采取設備列車布置在本工作面回撤輔巷，綜合考慮單軌吊電纜100 m的長度，此時設備列車已拉入本工作面回撤輔巷內，這種布置會占用垛式支架安設路線，只能從通道一側順序安裝垛式支架，影響作業效率。而且專用回撤輔巷，不能實現高產高效綜采工作面輔巷多通道快速回撤，綜采工作面回撤(包括垛式支架及工作面設備)時也只能先回撤設備列車，然后才能順序回撤垛式支架及工作面設備，不能實現并列施工作業。設備列車本工作面回撤輔巷布置，雖然與傳統方式相比較可增加150 m的推采長度，減少大巷保護煤柱損失，但是綜合考慮垛式支架支護及工作面回撤效率，高產高效綜采工作面不建議使用設備列車在本工作面回撤輔巷的布置方式。

圖2 設備列車本工作面回撤輔巷布置

設備列車在相鄰工作面回撤通道布置：綜采工作面采用根據井田邊界和礦井綜采面工作面總體布局，綜采工作面順槽與大巷非垂直布置且非孤島工作面時，通過對運輸順槽和回風順槽優化設計，將盤曲內相鄰的一組回撤通道“階梯式”布置，可實現設備列車布置相鄰工作面回撤通道布置，以神東大柳塔煤礦活雞兔井1-2煤復合區南翼二盤區12202、12204、12206、12208工作面布置示意圖為例進行說明，如圖3所示。綜采工作面運順安裝膠帶機需預留膠帶機機頭安裝位置，通過合理布置將運順布置在回撤通道“上臺階”的長煤柱側，設備列車推過本工作面回撤通道后，在設備列車進入膠帶機機頭前，通過“上臺階”的方式拉入相鄰工作面回撤通道內。12204綜采工作面推至停采線(回撤通道)位置后，設備列車已通過特殊彎道聯巷進入12206回撤通道，設備列車和12204綜采面設備的回撤可實現同步進行，在加快工作面回撤效率的同時，有效縮短大巷多余保護煤柱的尺寸。

圖3 設備列車設備列車拉入相鄰工作面回撤輔巷布置

2.2 設備列車布置在專用設備列車巷

隨著礦區開采范圍的增加，井田范圍內剩余未開采區域呈不規則的邊角區域或者存在地質構造，只能布置“孤島”綜采工作面，無相鄰的綜采工作面。“孤島”工作面的設備列車無法實現設備列車相鄰工作面回撤通道布置，同時前文已介紹綜合考慮垛式支架支護及工作面回撤效率，高產高效綜采工作面不建議使用設備列車本工作面回撤輔巷布置方式。此時，就需要考慮布置專用設備列車巷，如圖4所示。

圖4 專用設備列車巷布置

專用設備列車巷布置有2種形式，一種是在大巷保護煤柱邊界布置平行于大巷的專用設備列車巷(專用回風巷1)，另一種是掘進設備列車過度段斜巷與輔運大巷聯通(專用回風巷2)。專用回風巷1的布置形式可滿足“孤島”綜采工作面的設備列車的回撤空間，不影響貫通前垛式支架的支護及貫通后綜采工作面的快速回撤，但是巷道掘進量大。專用設備列車巷2的布置形式可有效解決巷道掘進量大的問題，但是該布置形式的限制條件較多：①設備列車斜巷要與輔運巷貫通，綜采工作面必須在輔運大巷一翼布置(非回風大巷一翼)才能實現；②設備列車占用輔運大巷，輔運大巷寬度必須滿足設備列車進入后輔助運輸車輛行駛的要求；③設備斜巷在大巷保護煤柱內布置，煤層穩定性情況必須滿足布置要求。“孤島”綜采工作面根據實際布置情況選擇適用的專用設備列車巷，在避免留設不必要的大巷保護煤柱的同時，滿足高產高效綜采工作面的快速回撤。

3 結語

設備列車巷的布置工藝，可實現綜采工作面增加170 m的可推采距離，工作面長度按照300 m計算，采高4.0 m的綜采工作面可多回收26.32萬t的煤炭資源。按照2017年煤炭售價388.87元/t，除去成本130.26元/t，煤利潤258.61元/t，每個綜采工作面可增加6 806.6萬元的經濟效益。同時，根據煤層的賦存情況及綜采工作面的布置情況，選擇適用的設備列車巷布置方式，不僅可縮短回撤通道與大巷間的煤柱尺寸，提高資源回收率，而且能夠為綜采工作面的快速回撤提供便利條件，真正實現綜采工作面的高產高效。