千萬噸級礦井綜采工作面快速搬家關鍵技術研究與應用

郭曉麗

（大同煤礦集團綜采裝備安裝分公司， 山西 大同 037000）

引言

綜合機械化采煤技術是我國煤礦開采的主要方式，在煤礦生產過程中，綜合機械化采煤技術面臨的一個問題就是綜采工作面的拆除及設備的搬運。近年來，同煤集團一些大型礦井相繼推出了千萬噸綜采工作面，工作面回采推進速度也不斷地提高，致使綜采工作面的接續時間逐漸縮短，由之前的一年1次搬家，縮短到每年2～3次以上，由于長時間的搬家給煤礦企業造成了顯著的經濟損失。因此，縮短綜采工作面設備的搬家時間，提高采區的接續率和設備的開工率對現代化礦井具有重大意義。

1 我國綜采工作面快速搬家工藝現狀分析

我國的絕大多數礦井工作面回撤方法都是采用傳統的絞車拉拽方式，將液壓支架從回采完的工作面回撤到井上地面，在井上進行檢修作業后，再由地面輸送到井下指定安裝工作面。這種回撤方式不僅增加了安裝的成本，而且也增加了搬家時間。

在設備安裝方面，工作面的搬家安裝工藝主要是借助于絞車將分體的液壓支架輸送到風道組裝工作面，進行液壓支架的組裝工作，完成后直接運輸到切眼安裝定位。這種設備的安裝方式存在很多弊端，由于切眼是異性棚子進行支護的切眼，上頂跨度最大寬到8 m，這樣增加了頂板的維護難度。此外，安裝工作面上風道是輔助運輸的重點位置，較多的工作面上風道在修道完成以后，后期還需要浪費較多的人力物力進行調道。

一些煤礦對于安裝拆除工藝缺乏一定經驗，認為準備工作差不多就行，對于一些新的設備工藝的使用無法創造良好的條件；在施工安排管理方面存在問題，人員的組織安排不合理；此外一些職工的技術素質偏低，很多老礦井存在一定的年齡結構差異，一些有經驗的老員工逐步退休，一些新員工缺乏實踐經驗和吃苦耐勞的精神；還有設備安裝拆除工作崗位的工資待遇不夠高，且安全系數低、勞動強度大等，這些都是影響礦井綜采工作面快速搬家質量不高的重要因素。

2 千萬噸級礦井綜采工作面快速搬家關鍵技術創新

2.1 改進設備列車穩裝工藝工序

例如麻家梁礦14104工作面傾向長250 m，走向長1 500 m，設備列車35輛，在穩裝初期，不能通過皮帶順槽運輸設備和物料，只能從輔運順槽經工作面運輸設備列車，在以往穩裝設備列車時，需要鋪設完設備軌道后再穩裝設備，通過雙速絞車將設備拉至指定位置，皮帶順槽起伏不平，需要兩部絞車，一前一后掛鉤，防止跑“野車”。

為縮短穩裝工期，提高勞動效率，我們現場采用邊鋪設軌道邊穩裝設備的方法，為提高為千萬噸礦井設備列車運輸安裝提供了寶貴經驗。

創新內容：以往鋪設設備列車時，提前鋪設所需的所有鐵道，再使用回柱絞車逐個將設備列車拉到指定位置，回柱絞車的運輸距離在180～200 m。邊鋪道邊穩設與以往穩裝方式相比具有以下優勢：

1）節省了回柱絞車的運輸環節時間，提高了穩裝效率。

2）回柱絞車運輸需要兩部絞車同時工作，拉運設備列車時要帶后鉤，防止平板車跑野車，拉運時，前后絞車司機配合不當，容易造成車輛落道，安全風險較大；使用邊鋪道邊穩裝的穩裝方式，避免車輛落道的事故，提高了安全保障。

3）回柱絞車拉運時，得有人在沿途觀察車輛運行情況；使用革新后的方法，能降低勞動強度，提高安全保障。

2.2 調整前后刮板運輸機鏈子安裝工藝

前期使用FBL-55車穿好鋼絲繩引入未上刮煤棒的鏈條，將前、后刮板輸送機的鏈條、刮煤棒、螺絲、壓板分裝分批下井，在穩裝工作間隙期間進行安裝。待到工作面整體穩裝完畢，電源接通后再將上刮煤棒翻轉，將未上刮煤棒的底鏈轉到上鏈，之后再人工安裝刮煤棒。此工期往往要進行3 d左右的時間，且需要人員搬運刮煤棒。尤其是后部刮板輸送機在安裝過程中空間較小，給安全生產帶來隱患，又延誤了工期。

通過實驗，我們將穩裝設備過程中前、后刮板輸送機鏈條的安裝，延后在工作面整體穩裝之后。穿鏈與工作面整體穩裝，提高了工作效率，降低了人員勞動強度，增加了整個穿鏈作業的安全系數。

創新內容：應用新的工藝，將刮板輸送機的安裝過程與工作面整個穩裝同步結束，不用安排專門的時間和人員再安裝刮板輸送機刮板棒的部件，提高了工效、節約了工時，大大降低了人員的勞動強度，將井下安裝轉移到地面安裝刮煤棒提高了部件安裝的質量，為開工使用奠定了良好的基礎。

2.3 改變高壓電纜鋪設工藝

由于在穩裝工作面過程中，特別是電纜鋪設的環節，工作量大、人工勞動強度較大，為減輕人工的勞動強度，前期我們對拉電纜工作進行一些改進，先將一部分電纜盤放在設備列車上，寄存在轉載機處，但必須在工作面全部設備穩裝完成后才能進行電纜的鋪設。通過對上述問題進行深入研究后，我們在工作面切眼支護時，將支護順序進行修改，使得支護強度不變，在工作面的煤壁處留有足夠的空間使得特種防爆膠輪車能夠正常通過。

圖1為改進前支護，工作面在穩裝過程中需將電纜寄存在工作面皮帶巷，待工作面設備全部穩裝完成后，才能進行工作面前后刮板輸送機、機組電纜的對接。由于穩裝工作的特殊性，電纜寄存位置如遇水坑及人員疏忽，極易造成電纜的損壞，給后期工作帶來困難。

圖2為改進后的支護形式，工作面木垛移至工作面沽塘側，使得工作面最大的尺寸為4.3 m，無需進行工作面的支護撤回工作。

通過優化支護方式以后，在工作面穩裝完設備列車后，在工作面煤壁前安設電纜掛鉤，將前后刮板輸送機機尾電纜、采煤機電纜，使用5 t防爆無軌膠輪車運送至工作面，5～8人將電纜吊掛于事先安裝好的電纜鉤上。在穩裝過程中隨著工作面的穩裝，每班安設3人將電纜由煤壁吊掛側移至電纜槽內，直至工作面穩裝同步將工作面電纜穩裝工作結束。

創新內容：改進工藝后鋪設電纜工作，大大提高了人員的效率，節約了工時，加快了穩裝的速度，較以往相比提前了3～5 d。改進前需集中人員的工作，在每班分散開開始進行，與工作面穩裝進行平行作業，待到工作面設備全部到位后同步進行試運轉工作。改進工藝后，鋪設電纜工作的安全性得到提升。

圖1 改進前工作面支護示意圖（單位：mm）

圖2 改進后支護示意圖（單位：mm）

2.4 使用無軌膠輪車運輸并改造

分公司現有各類生產車輛65臺，其中特種作業車輛48臺。防爆無軌膠輪車41輛，綜采工作面的搬家準備主要依靠車輛機械化運輸，比傳統工作面搬家使用回柱絞車效率提升了35%～45%。同時，在實際搬家準備過程中，對一部分車輛會同生產廠家根據現場作業環境進行了改造，在操作方面、巷道行駛過程中、檢修工維修等多個方面更加方便，整體效率得到提升。

3 應用情況以及經濟社會效益

上述關鍵技術的研究，集團公司已在同忻礦、馬道頭礦、麻家梁礦、東周窯礦綜采工作面穩裝回撤期間進行了廣泛應用，取得了良好的經濟效益。

3.1 對設備列車穩裝工藝的創新

1）節省兩臺回柱車的投入（45 kW和18.5 kW），鋼絲繩的投入（1.2寸需240 m，1寸繩240 m）。

2）省去絞車運輸環節，有效保證了運輸環節的安全。

3）膠輪車將設備運至安裝地點，人員作業集中，便于安全管理。

4）穩裝效率大大提高，相比絞車穩裝，每班能多穩裝2輛列車，平均一天能穩裝12輛，按總數40輛算，3.5 d結束設備列車穩裝，比絞車安裝提高1.5 d。

3.2 前后刮板輸送機鏈條的工藝創新

1）保證了工作面的穩裝工作提前3～5 d完成，工藝改革后安全系數大大提高。降低了車輛使用量，原穩裝工藝中鏈條、刮煤棒、螺栓、壓板配件都整合裝車下井節約了成本。

2）減輕了工人勞動強度。工藝革新后無需人員搬運刮煤棒，進入后部刮板輸送機槽中安裝刮板煤棒。

3.3 改變電纜鋪設工藝

1）由原來5 d的鋪設電纜時間，消化在日常工作中，使得工作面整體的出煤時間能夠提前3～5 d。

2）自從改進工藝后無需集中人工鋪設電纜，使得穩裝工作的安全得到有效保障。

4 結語

同煤集團綜采裝備安裝分公司在生產實踐中不斷探索和總結，通過優化作業工序，改進技術裝備，減小了員工的體力消耗，實現了綜采工作面搬家倒面“安全、優質、快速、低耗” 的目標。但是在快速搬家倒面前期和具體過程中，對于礦方和內部施工需要注意以下幾方面：要使用探巷和測量控制等方法，確保工作面采通時頂底板的平整度，為快速回撤創造條件；要合理控制采通前工作面的采高與推進速度，避開貫通時周期來壓；針對支架回撤過程中出現的獨巷作業，要做好局部通風和防滅火工作。