中泰礦業2506綜放工作面快速對接方案設計及應用

崔 強

(鶴煤集團安監局)

鶴壁中泰礦業有限公司是河南能源化工集團鶴煤公司的主力礦井，礦井主要的采煤工藝為綜采放頂煤，受賦存條件制約，工作面在設計時大多為不等長布置，為減少掘進工程量，提高資源回收率，緩解資源接替緊張局面，采取工作面對接方法，有助于確保工作面連續生產，并且對于礦井實現減人提效具有重要意義[1-4]。中泰礦業2506綜放工作面位于南翼25采區，受斷層影響布置了不規則工作面，為提高煤炭回收率，有必要進行工作面對接。本研究通過設計工作面快速對接方案，并對方案詳細的實施流程進行闡述，供相關研究借鑒。

1 工作面快速對接方案

1.1 工作面設計優化及支護優化

1.1.1 工作面設計優化

根據25采區煤層賦存情況和相鄰工作面布置情況，2506綜放工作面上順槽以25042采空區沿底布置，下順槽以4F25061-14斷層為界沿頂布置。為保證工作面一切眼安裝期間運輸安全，二期眼設計時與上順槽呈100°鈍角布置，防止支架在整體運輸時，由于轉彎半徑大造成巷道交叉口支護面積過大，影響安全[5-9]。

1.1.2 工作面支護方式優化

2506綜放工作面切眼支護以往采用工字鋼直梁配合木垛支護，但由于所選用的ZF5600/18/32型液壓支架支護長度較大，切眼擴掘后跨度達到8.0 m，造成施工的切眼往往棚梁變形嚴重，需要多次拉底清理和維修，方可保證安裝順利進行。經過多次試驗，將擴切眼支護方式進行了優化，改為U36型平頂拱形棚支護，棚梁下補打伸縮梁，大大提高了支護強度和安全系數。

工作面上下順槽均采用5.0 m×3.38 m(寬×高)U36型棚支護，開切眼采用4.7 m×2.8 m(寬×高)U36型棚支護(四節帶扎腳平頂拱形)，擴切眼采用7.1 m×2.8 m(寬×高)U36型棚支護(帶扎腳平頂拱形)，每棚設鐵背木24塊，卡纜10副，金屬拉桿4根，安設于巷道底板以上1.3 m、開切眼幫距切眼中線0.4 m位置及擴切眼幫距切眼中線2.4 m位置的基本棚梁上；老塘側及巷道頂板鋪設單層金屬菱形網，金屬菱形網上方加鋪單層塑料網，回采側鋪設單層塑料網；棚距600 mm，每間隔10 m打1個木垛，規格為2 m×1.6 m(長×寬)，木料采用φ18 cm優質木料；木垛兩側各打1排U36型鋼可伸縮點柱，點柱垂直于頂梁及巷道底板；擴切眼煤壁及老塘側打φ20 mm×2.0 m玻璃鋼錨桿，用K2850樹脂藥卷全長錨固，間距、排距分別為700，600 mm；巷道頂部在金屬網下鋪設8根φ15.5 mm鋼絲繩，間距900 mm，兩端與上下順槽巷幫固定牢固，鋼絲繩拉緊鋪直。具體支護設計見圖1。

為留設對接及設備運輸通道，提前在二切眼正對上順槽里段方向開設存支架硐室，將2臺支架暫時存放在內，方便對接前設備運輸及人員行走(圖2)[10]。

1.2 工作面設備配置

依據相鄰25042綜放工作面及3107綜放工作面支架及配套設備的使用效果及相關經驗，2506綜放工作面配套設備為：①工作面采用ZF5600/18/32型放頂煤液壓支架；②工作面采用MG250/600-QWD型電牽引采煤機；③前后部均采用SGZ764/200×2型刮板運輸機；④工作面與下順槽搭接采用SZZ764/200型橋式轉載機，為減少后期工作面過斷層期間運矸破矸的影響，下順槽加裝了PCM110錘式破碎機；⑤下順槽采用DPJ-1000/90×2型帶式輸送機配合自移式機尾；⑥配置大流量BRW400/31.5乳化液泵站，配套兩泵一箱，保證工作面移架推溜速度。

圖1 擴切眼支護設計(單位:mm)

1.3 工作面支架安裝布置及對接間距設計

(1)工作面支架安裝布置。工作面一切眼支架及運輸機整體安裝后，為盡快使工作面達產，減少對生產的影響，二切眼安裝利用工作面檢修班時間進行施工。根據一切眼實際長度，確定支架數量為60臺；在安裝二切眼時，充分考慮工作面對接時及對接后的切眼總長度，保證一切眼支架和二切眼支架對接后，支架安裝長度能夠超出工作面煤壁上下端各0.5 m左右，確定二切眼安裝38臺支架。為保證一、二切眼在回采過程中設備運輸和通風暢通，在二切眼安裝時，將61#、62#2臺支架暫時存放于上順槽里段開掘的存支架硐室內。支架安裝完畢后，將前后部運輸機機尾及電機減速機全部配套安裝完成，便于工作面對接后直接通電試運轉，減少后期對接施工時間[11]。

(2)工作面支架對接間距確定。綜放工作面對接的實質是主要支護和運輸設備的對接，即一切眼設備在回采過程中，以二切眼設備(靜態)為參考目標，在一切眼回采過程中按照一定的空間關系與二切眼設備實現動態對接。根據分析，一切眼支架推進至對接位置時，與63#支架之間的間距應為所留下2臺支架(61#、62#支架)的總寬度，為保證支架相對位移時的最小間距，考慮到支架最小寬度為1.43 m、最大支護寬度為1.60 m，確定60#、63#支架對接時的間距為2.9～3.1 m。前后部運輸機機尾架可不作考慮，支架寬度和運輸機溜槽長度因相對一致，即1臺支架連接1節溜槽，切勿將前后部運輸機與待接支架的距離作為調整工作面對接間距的依據。

1.4 工作面對接實施流程

首先在工作面布置初期，考慮二切眼與上順槽里段需要行人及設備運輸，將二切眼設計與上順槽呈100°鈍角。提前將相應的技術資料進行收集整理，制定對接方案，確定調斜比例、對接間距、施工組織安排計劃等。

1.4.1 對接前預留對接通道

對接支架預留通道寬度按照支架無縫對接標準留設，本研究確定為2.9～3.1 m。為確保預留的對接通道頂板安全，在安裝63#支架時，不拆除該支架頂板上方的原支護棚梁，距對接處12 m時，開始在上端頭每隔0.6 m加設1根φ16 cm×3 m圓木，距對接處8 m時，開始在60#支架頂部每隔0.6 m鋪設1根礦用11#工字鋼，鋼梁長4 m，60#支架頂部擔設1.0 m長，剩余部分平均支設3根單體柱，隨推進直至與63#支架前段平齊。在對接通道正后方(原上端頭位置)打設1個規格為2.4 m×3.0 m(長×寬)的花木垛(圖2)。

1.4.2 對接間距控制

工作面支架能否對接成功，主要取決于對接間距的控制，精準調斜、控制工作面上下滑動是施工的關鍵。根據制定的調斜比例進行調斜，有效控制支架對接間距，使60#支架與63#支架之間的對接間距為2.9～3.1 m，是實現工作面支架無縫對接的前提。由于工作面下順槽比上順槽略低，為防止支架上竄下滑，保證對接距離，在工作面距離對接位置60 m時，應開始進行調斜。考慮到63#支架與煤壁的距離為2.2 m，一切眼支架僅需控制在距離上順槽下幫煤壁0.8 m即可，作為整體對接控制線進行調斜。由于煤壁整體偏差較小，僅需控制60#支架與煤壁的間距即可。

圖2 對接通道支護示意

調斜期間，每一階段的調斜比例、移架順序和推溜方向都必須嚴格按照設計方案進行施工。前期工作面采取上行移架、推溜，并在推移運輸機時將下機頭打設單體柱頂緊，強行推移運輸機和支架向上滑移，待對接距離滿足要求后，停止調斜，恢復從中間向兩端推移運輸機，并根據工作面實際情況及時調整推移運輸機順序，確保對接間距符合要求(圖3)。

圖3 對接間距控制操作示意

1.4.3 施工工序

合理的施工工序，對于生產組織、施工進度和安全施工具有決定性作用，根據以往綜放工作面對接期間出現的問題，對2506綜放工作面對接施工工序進行了優化。由于工作面一切眼長度為90 m，工作面前后部刮板運輸機單電機運轉可滿足運輸需要。為減少對接期間拆除電機減速機所占用的時間，在回采面距離對接位置5 m時，分別將前后部刮板運輸機的電機及減速機提前拆除回收。具體施工工序如圖4所示。

1.4.4 施工組織

工作面在調斜期間，確定調斜比例后，每班施工期間都應嚴格按照施工要求進行操作，驗收員嚴把質量關，移架推溜嚴格按線操作，并對每次推移運輸機上竄下滑的距離進行精確測量，精準控制對接距離。對接期間，根據制定的施工工序，確定由檢修班進行前后部運輸機拆除、采煤機電纜延長、接線供電、試運轉等工作，2個生產班負責前后部運輸機中間槽對接、合口、機尾大件回收及煤壁側遺留柱腿清理等工作。施工期間，將每小班的施工任務計劃提前排好，各班組根據計劃組織施工。現場帶班人員必須高度負責，認真組織協調，保證安全施工，每小班班組長根據計劃進行作業，各自將當班所安排的任務按時保量完成，為下一班工作開展創造條件，班組長各自分管1組，對接施工與設備回收平行作業，盡可能縮短施工時間。

圖4 工作面對接施工工序

2 實踐效果

2506綜放工作面按照對接方式布置工作面，相對于按照上下順槽等長、切眼不變的常規思路布置工作面，能夠減少煤柱損失寬55 m、長340 m，可采儲量19.48萬t，直接創造經濟效益9 740萬元(按照噸煤500元計算)；少掘進煤巷410 m，節約巷道掘進費用205.0萬元，此外，可節約一次工作面拆除費用約50萬元。通過優化施工組織，采取多工序平行作業方式，僅用2個圓班便完成對接，較傳統施工組織方式提前1個圓班，節約了工時，可節約工時費用2.1萬元。

3 結 語

設計了中泰礦業2506綜放工作面快速對接方案，并詳細給出了施工流程，取得良好的經濟效益，可類似地質條件下，采煤工作快速安全對接提供有益參考。