大傾角綜采工作面設備快速安裝技術研究與應用

張二方 趙永祥 王鳳嶺

（中平能化集團平煤天安股份十礦，河南 平頂山 467000 ）

平煤天安股份十礦是一座大型煤與瓦斯突出礦井，井田東西走向長4.5km，南北傾斜長7.0km，含煤面積31.5km2，地質儲量為2.5億t。綜采工作面的快速安裝技術在該礦的成功實施有效地緩解了工作面的接替緊張局面，更好地保障了該礦的安全高效生產。

1 工作面概況

己15-24080工作面位于十礦-320己四采區西翼第三階段，工作面東靠己四軌道下山、瓦專、運輸機下山，西至26勘探線，南為己15-24060采空區，北部未開采。地面標高為+150～+270m，工作面標高為-460.8～ -626.5m，工作面埋深為610.8～896.5m，地面相對位置為化工廠。

工作面走向長度1579m，傾斜長205.2～219.8m，切眼斜長215.4m，煤層傾角10～39°，平均24°，儲量98萬t。該面主采煤層為己15煤層，外段（停采線以里）235m為己15、16合層，煤厚約3.5m左右，最厚可達4m以上；里段1344m己15、16分開，夾矸由東向西逐漸增厚，切眼位置大于7m，己15煤厚1.6～2.6m，平均2.2m。煤層的自燃發火期為3～6個月。頂底板巖性：己15煤層直接頂為4.6～14m厚的沙質泥巖含薄層狀碳質泥巖，直接底為0～7.5m的泥巖。工作面綜合柱狀圖如圖1，工作面主要設備如表1。

2 綜采工作面設備安裝工藝

該工作面采用由下而上后退式安裝法，首先安裝工作面刮板輸送機，然后安裝液壓支架，液壓支架安裝完畢后安裝采煤機，采煤機安裝好后再安運輸機機尾，最后聯合試運轉。

2.1 工作面刮板輸送機安裝

首先安裝固定運輸機機頭架子，運輸機機頭穩好后用2.8m單體柱平行底板打4根柱子，頂住機頭，防止運輸機機頭下竄。然后在大小切眼搭接處每隔15m開一個2.2m寬的運輸通道。在運輸通道處吊掛一臺5t平輪，吊掛平輪時必須將2根錨桿用40T錨鏈連接起來，平輪吊掛在錨鏈上。用40T錨鏈把車鎖在鐵道上，解除鋼絲繩卸車。在工作面安設JM-7.5型回柱絞車2臺，該絞車隨刮板輸送機的安裝不斷向后移置，利用該絞車托運、起吊溜槽、對接溜槽。運輸機上的小回柱必須用2根40T錨鏈拴在銷排上并打好壓柱和戧柱。用拉子和釬子配合把槽子對接后安好啞鈴銷及限位塊、貫銷。對接槽子前要把槽子里的煤清凈，以防底槽存煤噎死溜子。安裝時每12節安裝一節運輸機開天窗槽，運輸按編號進車。

表1 工作面主要設備表

2.2 工作面液壓支架安裝

支架在地面解體為頂梁、底座和單根立柱三部分后入井，運送到井下組裝間組裝好后，再運到切眼安裝。工作面上口設置絞車房一個，平行安裝2臺SDJ-32型雙速絞車，作為工作面運輸設備使用，切眼絞車布置如圖2所示。

SDJ-32型雙速絞車根據鋼絲繩破斷力實驗和安全系數計算出主絞車的鋼絲繩直徑，采用2臺絞車同時運送支架，下支架時需要的破斷力：

式中：

M-下車重量，t；

G-重力系數；

α-實測切眼最大傾角，（°）；

K-安全系數，取6.5。

488.24 ×2=976.48kN＞592.2kN，符合破斷力要求。

圖2 切眼絞車布置示意圖

支架在工作面運送方向為頂梁向前，底座向后。主絞車通過12m 40T錨鏈穿過支架本體纏繞兩圈，副絞車通過6m 40T錨鏈穿過本體一圈，錨鏈從每個鉤頭內穿過。采用2臺絞車同時運輸，必須要求兩部絞車的司機能夠同步及時調節絞車繩的松緊。支架運送到位，使其前梁距已安好的相鄰支架掩護梁1m，主絞車閘把閘牢。前2組支架采用長度不低于3m的12#工字鋼，一梁三柱，架設加固支架調向抬棚。抬棚架設牢固后，再去掉點柱。解除剎車螺栓及錨鏈，解除副鉤頭，然后采用主絞車抽平板車，使支架卸車。采用14t慢速絞車使支架調向到位。調向絞車布置見圖3。對推拉頭調整支架方向和位置，打開支架下側護板，防止支架下滑、歪扭，最后支架升壓達到初撐力要求。為了減少采煤機安裝施工中的工作量，需為采煤機的安裝留下必要的空間，工作面最后12組支架應該盡量向老塘側靠近。

2.3 工作面采煤機安裝

安裝順序：右搖臂→右牽引部→電控箱→左牽引部→左搖臂→滾筒。

（1）安裝右搖臂

①當裝運右搖臂的車到機尾后，用拉子將車卸掉，卸車時，要注意保證右搖臂方向正確；

②用機頭小回柱拴住搖臂，機尾大回柱通過平輪拴住右搖臂后部，兩臺絞車配合，將左搖臂運到溜槽處停下，再用拉子吊住右搖臂，拉子與絞車配合，使右搖臂騎在運輸機上；

③用拉子和絞車配合，使右搖臂向前慢慢移動，直到安裝位置；

④調整右搖臂使之與溜子保持平行；

⑤在右搖臂下墊上方木，同時，要保證拉子起吊狀態。

（2）安裝右牽引部

按照運輸右搖臂的方法，把電機牽引部運到安裝位置，然后用3臺5t拉子，把右牽引部吊起，與右搖臂對接嚴密，然后安好限位塊，上好各連接螺絲和固定螺絲，然后在電機牽引部下邊墊上方木，保持牽引部的穩定與平衡。左牽引部的安裝方法和右牽引部的安裝方法相同。

（3）安裝左搖臂

按照運輸左搖臂的方法將左搖臂運到安裝位置，然后用兩臺5t拉子吊住左搖臂并與絞車配合，使之與左牽引部對接嚴密，上好限位塊和各連接螺絲，固定螺絲。用機尾大回柱和溜子道上的小回柱配合，將滾筒運到安裝位置，然后用兩臺5t拉子吊起與搖臂對接固定好螺絲。

圖3 調向絞車布置示意圖

2.4 移動變電站運輸

移動變電站包括KBSGZY-1250/6、KBSGZY-1000/6、KBSGZY-800/6移動變電站各一臺，開關列車5車，BRW400/31.5乳化液泵站2臺，RX400/25T乳化液箱2臺。

移變底座與所裝車輛焊接(或連接)要牢靠，不得出現開焊現象，如開焊應及時修補，保證器身與車輛聯接堅固可靠。然后再用兩根5分鋼絲繩分別在移變器身兩端橫向剎兩道鋼絲繩，把移變和其所載車輛剎在一起，增大運輸安全性。出廠時，移變高、低壓側各捆綁一根方木，規格為100×100mm，長度為1m，以防運輸中撞壞機構和按鈕。

開關列車底座要牢固，不得有開焊現象，每臺設備至少用4條M12螺栓把設備與所載車底固定，螺栓的使用與底座孔相符。開關列車上的電纜全部盤好并固定，兩側不超輪寬，不觸車輪和地面，車輛兩頭不影響運輸。

開關每臺重約600kg，所受重力6kN，M12螺栓的抗拉力為27kN。安全性驗證：

（27×4）/（6×sin40°）=27.69 ＞ 6.5，所以，開關剎車符合運輸使用要求。

BRW400/31.5乳化液泵（含電機）重約7000kg，所受重力70kN，RX400/25T乳化液箱重約2000kg，所受重力20kN, M24螺栓的抗拉力為132kN,以最重的泵站為例進行安全性驗證：（132×4）/（70×sin40°）=11.60＞6.5，所以，乳化液泵車符合運輸使用要求。

BPJ-400/1140變頻開關每車裝一臺，底座用兩條M24螺和8條M16螺栓固定在底板上，再用兩根鋼絲繩將開關與平板車大梁剎牢，驗算時，只驗算鋼絲繩的安全系數，每臺開關重約4000kg，所受重力40kN，4分鋼絲繩的抗拉力為97kN。安全性驗證：（97×2）/（40×sin40°）=7.46＞6.5，所以，變頻開關符合運輸使用要求。

2.5 大傾角綜采工作面設備安裝安全技術管理措施

（1）分層剎車。本安裝面槽子為分層剎車，即每車裝4節槽子，上邊兩節和下邊兩節分別獨立剎車。

（2）防滑防墜。在安裝槽子過程中，每隔30m在已安好的槽子上打上兩根戧柱，再截割廢舊的皮帶擋在前邊，再用鋼絲網立起來，加一層保護網。防止運輸機槽子上面下滑物體傷人。

（3）鋪好的上鏈每隔30m要用1m錨鏈拴到銷排上，防止鏈子下滑。鋪好的下鏈把所有的開天窗槽打開，把下鏈用4分鋼絲繩固定在銷排上，連接處用3個繩卡固定牢固，以防止下鏈下滑。

（4）交接班時，把運輸機槽子頭用1m鋼釬橫著穿住鏈子。

（5）安裝時下出口要設置警戒線，防止物體下竄傷人。

（6）運輸設備時，所有人員要躲在安全地點，車輛下方及兩側嚴禁有人，鋼絲繩回彈范圍內嚴禁有人。

（7）運輸、卸車、安裝等工序不能平行作業，上下不能分段分茬作業。

3 結論

該工作面自開始安裝到工作面試車運轉，共耗時25d，比計劃提前5d完成工作面的安裝任務。在大傾角的困難條件下，通過科學組織，合理安排，實現了大傾角綜采工作面快速高效安裝，對類似條件的工作面高效安裝有重要的借鑒意義。