復雜礦井綜采設備安全高效安撤的研究與應用

陳 鵬，劉俊杰

（太岳煤礦，山西長治 046500）

1 項目簡介

1.1 開展研究的主要原因

（1）太岳煤礦一采區和二采區南翼工作面受保護煤柱影響，走向長度布置較短，儲量低，安撤（安裝和撤除）工程較為頻繁；由于運輸路線長，運輸系統復雜、能力差，造成設備安撤效率低。

（2）太岳煤礦井田處于霍山東麓山區，地形復雜，溝谷縱橫，井田內陷落柱、斷層較發育，煤層產狀變化大，工作面切眼和順槽受壓位移非常明顯，影響安撤施工。

（3）綜采工作面的安裝撤除，是確保礦井的正常接替的重要環節，安撤工期緊、工序多，設備體積大、噸位重，參與施工人員多，崗位相對不固定，是礦井安全管理的難點。

1.2 研究的主要方向

充分利用礦井現有設備、現有人員和井下空間，優化安裝撤除路線和通風及運輸系統，利用相鄰待撤工作面的綜機設備直接轉運至待安工作面，經過研究制定出科學合理的安裝撤除方法，通過科學組織、優化分工、合理安排各專業安裝、撤除工序，實現綜采工作面安全高效撤除、安裝。

1.3 項目應用時間和地點

2019 年3 月，一采區2108 工作面回采結束后，將接采2106 綜采工作面，由于沒有設備可安，再加上運輸系統復雜，為實現安全高效安撤，礦立項進行研究和應用。

2 研究與應用實施情況

2.1 安撤工作量

（1）生產運輸設備：2108 回撤工作面長220 m，需回撤SGZ800/800 型刮板輸送機1 部、ZYG6600/14/30 過渡架6 架、ZY6600/14/30 中間架142 架、MG400/920-WD 采煤機1 臺、SZZ764/200型轉載機1 部、PLM1000 破碎機1 臺、設備列車15 輛和DSJ100/100/2×200 型膠帶輸送機2 部。主要設備將轉運2106 工作面安裝使用。因2106 工作面長度增加至260 m，還需要從地面補充40 m 面上設備。

（2）抽采系統：2106 面安裝Φ426 mm 高負壓抽采管路2100 m（兩巷）、Φ530 mm 低負壓抽采管路1100 m、放水器50個、站管100 個、各類PVC 抽采管3000 m 以上和流量計等設施。

2.2 安裝、撤除遇到的主要問題

（1）運輸系統復雜：從地面下一套設備到2106 工作面需要經過12 部不同絞車運輸，占用人員較多，循環速度慢；副斜井絞車提升能力小，大型設備需要解體下井，在井下組裝后再運至工作面，工序復雜。

（2）巷修量大：由于綜機設備體積大、設備重，原設計的部分巷道高度、寬度對提升運輸有很大影響，再加上巷道受壓位移量較大，需要刷幫、臥底的工作量非常大。

（3）設備配備不足：礦井現有3 套綜采設備，同時生產兩個綜采工作面，2 套在用，1 套在修，工作面儲量較小，搬家倒面頻繁，造成安裝工期緊張。

（4）高瓦斯礦井工作面需要進行瓦斯管路安裝和提前打孔抽采，因接續緊張，會出現抽采管路安裝、打孔施工和設備安裝平行作業現象，相互制約。

（5）通風系統安全可靠性要求比較高，為滿足要求需要施工的安全設施較多。

2.3 研究安全高效安撤方法

（1）大型設備不上井，合理利用井下一、二、三采區大巷和井底車場空間進行存放和維修，在不影響正常生產運輸的前提下，解決副斜井運輸能力不足、地面存儲空間有限的問題。

（2）提前對需要回采工作面的設備進行摸排、統計和標注，除了必須更換和上井維修的設備，其他進行井下直接轉場和在工作面內維修，減少運輸環節和設備配備不足問題。

（3）工作面兩巷＋切眼進行多點平行作業，開展無縫銜接、有序施工，最大限度提高工效，縮短工期。

（4）合理調配人員，實現高效安撤的同時保障工作面正常生產。以安裝區隊人員為主，抽調采煤工區維修人員配合，組成一個綜合區隊，進行安撤；采煤區隊其他人員抽調到生產工作面組織生產。

（5）需要補充安裝40 m 的設備和維修更換設備進行井下“熱備”，在回撤設備跟不上安裝需要時，直接使用備用設備。

（6）在兩綜采工作面順槽之間開通聯絡巷，設計運輸通道，調整通風系統，保證安、撤施工期間，通風系統合理、穩定、可靠。

（7）采取遠距離供電和支設注漿錨索等措施，減少兩巷設備安裝難度，加強巷道變形位移明顯處的支護，保證運輸系統暢通。

3 采取主要措施及優化效果

3.1 優化運輸系統

在2106 膠帶順槽聯絡巷和切眼外150 m 區域，鋪設2 個長24 m 的環形車場，避免運輸期間空、重車進不去、出不來的現象；將順槽調度絞車更換為無極繩絞車，實現連續運輸，減少5 部絞車的摘掛鉤時間，提高運輸效率。

3.2 優化勞動組織

（1）每班分成5 個施工組：第一組負責2108 工作面的回撤，第二組負責2106 工作面切眼內設備的安裝，第三組負責2106膠帶順槽的設備安裝，第四組負責沿途路線提升運輸，第五組負責物料供應和設備維修。形成多地點、多環節平行施工。

（2）撤除安全定置管理法：對人和物兩個方面進行安全定置管理，以現場作業人員的定置作為核心內容。對人采取安全思想定位和“定片、定人、定崗、定責、定量、定時”的“六定”管理，對物采取“定位、定量、定標、定期、定人”的“五定”管理，最終形成精細化、標準化、程序化的安撤安全管理體系。

（3）科學分組法：根據職工特長，將人員分為“回撤組、運輸組、安裝組、維修組”，科學組織，安全施工。

（4）區域劃片管理法：安全隱患實施區域整改責任制，實行“誰的區域誰負責、誰的隱患誰閉合”，實現隱患整改率達到100%。

3.3 合理調整通風系統

3.3.1 通風方式及路線

兩個工作面進行轉場安撤時，在回撤工作面未撤支架前，采取“兩進兩回”的H 形通風方式；在回撤工作面回撤支架后，采用“兩進一回”的W 形通風方式。安撤結束后工作面恢復U 形通風方式（圖1、圖2）。

圖1 未撤支架前H 形通風系統

圖2 回撤支架后W 形通風系統

（1）H 形通風路線：①地面（新風）→斜井→井底車場→一采區軌道上山→2108 膠帶順槽→2108 切眼→2108 軌道順槽→一采區回風巷→南總回風大巷→回風立井→地面（乏風）；②地面（新風）→斜井→井底車場→一采區軌道上山→2106 軌道順槽→2106 切眼→2106 膠帶順槽→一采區回風巷→南總回風大巷→回風立井→地面（乏風）。

（2）W 形通風路線：①地面（新風）→斜井→井底車場→一采區軌道上山→2108 膠帶順槽（局扇）→2108 切眼→運輸聯絡巷→2106 軌道回風聯巷→一采區回風巷→南總回風大巷→回風立井→地面（乏風）；②地面（新風）→斜井→井底車場→一采區軌道上山→2106 膠帶順槽→2106 切眼→2106 軌道順槽→2106 軌道回風聯巷→一采區回風巷→南總回風大巷→回風立井→地面（乏風）。

3.3.2 安撤工作面風量計算

每個綜采工作面實際需要風量，應按氣象條件、瓦斯、二氧化碳涌出量和人數等規定分別進行計算，然后取其中最大值，計算確定2106 采煤工作面需風量為1078 m3/min，在風速上、下限范圍以內。安裝和回撤工作面各按綜采工作面1/2 計算為539 m3/min，在風速上、下限范圍以內；兩個工作面同時進行安撤，需風量按照最高值配，即1078 m3/min，滿足安全生產要求。

4 推廣應用情況

通過在2108 工作面回撤和2106 工作面安裝平行作業研究和運用，在人員不增加的前提下，用時45 d 完成了90 d 的工作量。經過總結經驗，在2206 和2208 工作面安撤平行作業時，時間縮減到30 d，效率明顯提升，效果更好。實現了4 個工作面的安全高效安撤，縮短礦井單面生產時間75 d，減少工時3375 個，減少支出125 萬余元，每天按照保守2000 t 產量計算，為礦井創造效益1500 萬元，并節約維修費用300 萬元，應用效果非常好。