綜采工作面快速搬家工藝研究

祁集賢

（山西霍爾辛赫煤業有限責任公司，山西 長治 046600）

“一礦一面”是安全高效礦井發展的方向，綜采是煤礦首選開采方法。很多礦井單個工作面每年搬家2 次以上，有些礦井最高每年達4 次，綜采工作面配備為“三保二”或“二保一”，設備浪費嚴重，并且需要配備人員眾多的生產準備隊，影響了煤礦的生產效率。因此，以霍爾辛赫煤礦3603 綜采工作面為工程背景，合理利用勞動力，采用了出架導軌、掩護式出架法等先進技術，進行了快速搬家技術的實踐。

1 工作面概況

山西霍爾辛赫礦位于山西省長子縣丹朱鎮南鮑村境內，設計生產能力300 萬t/a，主采3#、4#煤層。3#煤層厚度穩定，結構簡單，為穩定型全區可采煤層。霍爾辛赫煤礦3603（沖積層）綜采工作面基本頂為厚8.95m 的淺灰色細砂巖，上部已風化，局部被剝蝕；直接頂為厚5.73m 的灰色粉砂巖，含鋁土質較高；直接底為厚1.0m 的深灰色泥質粉砂巖。3603 綜采工作面收尾時支架與設備見表1 所示。

表1 工作面收尾時支架與設備

2 拆除工藝分析

3603（沖積層）工作面從2018 年12 月20 日開始擴幫，于2019年1月16 日全部結束，歷時27 天。施工中為確保安全生產，全面提高勞動效率，采用了錨網支護與掩護式支架工藝，合理分配勞動力（即擴幫與下巷設備拆除同步，工作面設備拆除與導軌鋪設同步，撤架與解體同步），實現了快速搬家。

2.1 擴幫與下巷設備拆除

為確保下巷設備拆除中風量合理，采用工作面擴幫與下巷設備拆除同步。為給撤架提供合理的空間，出架前要進行擴幫施工，在液壓支架前梁前端到煤壁的2.6m 空間采用錨網支護。此工藝改變了過去木棚支護，又很好地控制了頂板，給出架提供了一個安全、整潔的空間。擴幫施工中采用4 頭平行作業，以提高擴幫速度，爭取出架時間，減少頂板壓力。

下巷設備由外向里，拆除—裝車—鋪道同步作業，正規循環，使軌道始終與設備部件保持在3m以內距離。為提高裝車效率，裝車起吊、托拉全部采用JM-14 或JH-5 慢速絞車。在確保安全生產的前提下，利用手拉葫蘆提高3.8 倍的速度。

2.2 工作面設備拆裝與導軌的鋪設

工作面擴幫支護完工之后，進行工作面設備拆除。以液壓支架作起吊點，用JH-4 慢速絞車作起吊工具，實現邊拆除、邊裝車、邊鋪設出架導軌（圖1），并確保導軌鋪設緊跟拆除部件，以提高勞動效率。完工的出架導軌要達到平、直、順，最前端距第1臺液壓支架15m。

圖1 出架導軌示意圖

2.3 掩護支架的使用與撤架

在工作面設備拆除與導軌鋪設完工后，就進入撤架階段。將工作面第1、第2 臺液壓支架前梁拆除調頭順工作面布置作掩護支架（圖2），將滑輪掛到掩護支架前端做支點導向，絞車繩頭固定到第3 架的過橋上，開動絞車將支架前拉2.5m 后，用導架絞車將拉出的支架調向順工作面，上滑道拉走，用出架或導架絞車邁步式前拉掩護架，并接近待出架后升緊，以進行下一個出架循環。

2.4 解體與裝車

液壓支架拉到拆裝硐室后進行解體，用拆裝架四角絞車做起吊工具，通過拆裝架頂部滑輪起吊解體架各部件，由前梁—頂梁—掩護梁—立柱—后連桿—底座，并由前梁與頂梁一車，掩護梁與立柱一車，后連桿與前連桿一車，底座一車，共4 車外運，然后前拉下一架進入下一個循環。

圖2 掩護支架

端頭支架的解體：

（1）用2根轉載機拖移千斤頂配合JH-30型絞車，將降下的端頭副架拉出6 ～10m 至頂幫完好的地點；在支架解體地點機巷打工字鋼棚子，解體端頭副架，端頭副架拉出后，馬上在其原位置切頂線處打井字形木垛，并在梁子下補打1 根單體液壓支柱。

（2）拆除端頭副架，拆卸端頭架處的巷道高度不得低于2.5m，如不夠高度要提前臥底找平，先將端頭副架頂梁下降400 ～500mm，然后用直徑24.5mm 的鋼絲繩扣在頂梁前后各摟一道，并將繩扣用10t 倒鏈拉緊掛在支架上面的工字鋼梁上，然后在端頭架頂梁下打井字形木垛，接實頂梁。

（3）將副架的前后立柱用5t 倒鏈提出回收，并將副架所有管路拆掉，然后用倒鏈吊住頂梁，一邊拆術垛，一邊放頂梁，直到頂梁前部著地落實。

（4）用倒鏈配合單體液壓支柱將頂梁與掩護梁間的連接銷子取掉，然后用倒鏈將頂梁放平到底板上。

端頭架結構件裝車方法：

先將結構件用JH-30 型絞車拖拉到機巷軌道上，然后在機巷架設的2 個“一梁四柱”Ⅱ型鋼梁棚子吊掛2 個10t 倒鏈，配合直徑24.5mm 的鋼絲繩扣將結構件吊起500~600mm，然后將平板車沿軌道推入到結構件正下方，對好重心，將結構件放到平板車上，支穩并用2 個3t 倒鏈配合鋼絲繩與平板車捆綁牢靠。

3 快速撤面技術應用與效益

3.1 掩護支架的設計與應用

以往的綜采工作面拆除支架中，由于頂板無法得到有效的控制，經常造成出架絞車鋼絲繩拉斷損壞絞車，損傷工作人員。為解決這一問題，在撤架工作面設置了掩護支架。 經3603 綜采工作面撤架驗證，效果突出。

掩護支架的設計應用具有如下的優點：

（1）確保了安全生產，在撤架中無任何工傷事故發生。

（2）有效地控制了設備損壞，由于出架阻力小，使出架絞車處于輕載運行狀態。

（3）支架的作用除掩護和隔離作用之外，并兼有移架、推溜及給鋸齒或刨刀加壓力的作用。

（4）提高了出架速度，可提高1.3 倍的速度。

（5）節約了材料，過去在出架中全部用木材控制頂板，現在使用了掩護支架后，節約木材約125 萬元。

3.2 撤架導軌的設計與應用

綜采工作面撤架運輸中，以前采用在工作面底板上托運，使底板凹凸不平，途中還要平整底板、清通通道，運輸中損壞設備、浪費人力。設計的撤架導軌，通過8 個綜采工作面撤架驗證，效果明顯，在3603 工作面也已部分發揮了效能。

出架導軌全部采用11 號礦工鋼和18kg/m 軌道制造，其主要優點如下：

（1）提高了支架運輸的安全性。支架在導軌上行走與煤中或巖上行走相比，其摩擦系數減小，減輕了運輸設備的負載，確保人力和設備安全。

（2）提高效率。過去一個班只能運輸1.5 個支架，采用導軌后運輸速度提高10 倍。

（3）節約了材力、物力。導軌的制造加工采用礦已淘汰的11 號鋼和18kg/m 軌道，不用外購，制造出的導軌可重復使用。

4 結 語

綜采工作面設備搬運主要采用絞車、軌道平板車等轉接運輸方式，搬運周期一般需25 ～45d，搬家時間約占正常生產時間的20%以上，直接影響著煤礦的生產效率。3603 綜采工作面優化改進搬家工藝，提高搬家工作效率，有效地提高了綜采工作面搬家速度，提高了煤礦的經濟效益。