4303（2）不規則綜放工作面延面技術實踐

吳華尚 單志軍

（新疆明基能源有限公司，新疆 昌吉 831100）

1 前言

鹿洼煤礦四采區煤質較好，但斷層較多，個別地方出現斷層群，嚴重影響了礦井采煤面放面，經常出現大小面情況。4303（2）綜放工作面受附近斷層群影響，工作面軌道順槽掘進至472 m 時，遇ⅣF19 正斷層。ⅣF19 正斷層傾角70°，斷距20 m，為大斷層，無法穿過，此時巷道調整方向與ⅣF19斷層平行掘進軌道順槽斜巷，留設20 斷層煤柱，起到既是軌道巷又是探煤巷作用。軌道順槽斜巷掘進226 m，遇ⅣF42 正斷層，開始轉換方向，拉切眼與工作面運輸順槽貫通，切眼長度74 m，最終工作面形成梯形不規則工作面。這種工作面在正常生產過程中無法一次完成延面，在沿著軌道順槽斜巷推采190 m 進度范圍內，工作面在溜尾處不斷變長，需要不斷在溜尾安設液壓支架和前后溜槽及其他附件設施，工作面溜尾頂板管理處于動態變化過程中，回采工藝極為復雜，延面工序與生產工序穿插進行，伴隨工作面兩個月回采期。該工作面是礦井首個動態變化中延面工作面，此工作面延面施工成功與否，對礦井后期再出現類似工作面有著非常重要現實意義[1-3]。

2 工作面概況

4303（2）工作面位于四采區西部，四采區軌道下山南側，4301 工作面（已采）西側，4305 面（已采）東側。工作面軌道順槽與上部4303（1）工作面內錯4 m，運輸順槽與4301（2）工作面留有4 m 保護煤柱。工作面走向長壁布置，方位222°，受ⅣF19 斷層影響，為一不規則工作面。工作面走向長612.6 m，傾斜長74.1～194.6 m，面積106 982 m2。工作面兩個順槽支護方式為架棚支護，間距1 m。

工作面煤層傾向300°～320°，傾角9°～15°，煤層傾角平均13°。煤層平均厚度8.1 m，頂分層已開采3.2 m，剩余平均厚度4.9 m。煤層結構簡單，厚度穩定，煤種為1/3 焦煤，由亮煤和暗煤組成。

煤層直接頂為灰-灰黑色砂質泥巖，厚約1.0～2.24 m，均厚1.62 m，硬度2.1；基本頂為淺灰色粉砂巖，厚層狀，夾細砂巖條帶，厚約3.0～5.2 m，平均厚度4.1 m，硬度7.4。由于頂分層已采，現為再生頂板。直接底為深灰色泥巖，薄層狀，水平層理，含大量植物化石碎片，厚約0.88～1.2 m，平均厚度1.04 m，硬度2.1；基本底為淺灰色細砂巖，厚約8.05～11 m，平均厚度9.5 m，硬度6.5。

工作面裝備有MG200/500-WD 雙滾筒采煤機破煤、裝煤，SGZ--730/2×200 中雙鏈一部、SGZ--630/2×110 中 雙 鏈 一 部、SGB--630/110 邊雙鏈一部刮板輸送機運煤，工作面頂板支護采用ZF4000/17/37 型基本支架和ZFG4600/17/30 型端頭過渡架，兩巷超前支護采用單體液壓支柱支護，長度不低于20 m。4303（2）綜放工作面平面示意圖如圖1。

圖1 4303（2）綜放工作面平面示意圖

3 現場需解決問題

（1）工作面無法一次完成延面，從切眼開始邊推采邊延面對接設備，延面推采距離達190 m，基本需要2 個月工期，設備拆裝與回采交叉進行，工藝繁復，施工組織困難。

（2）先期74 m 面長，延面至194 m，延面長度較長，且工作面為綜放工作面，現場對接設備太多，相當于在動態過程中再安裝一個新的工作面，設備是否需要提前在現場存放需嚴格斟酌。

（3）工作面溜尾頻繁設備安拆，頂板管理始終處于動態過程中，現場如何合理布置支護管控頂板是需要解決的重要問題。

4 支架設備安裝方案

4303（2）綜放工作面于2020 年9 月初開始安裝，初期切眼74 m，安裝支架52 架，初期回采沿軌道順槽斜巷推采190 m，至軌道順槽正常段。工作面從最初74 m 延長至194 m，保證溜頭1#架不動情況下，溜尾需不間斷安裝支架82 架。隨著工作面長度不斷變化，前后兩部溜槽需要不斷掐鏈，增加溜槽，此時需要使用0.5 m 非正規短溜槽配合1.5 m溜槽延長溜子。因為溜槽與液壓支架一一對應，每裝一臺支架，就安裝前后一節溜槽，所以延面設備只考慮支架安裝即可。考慮支架和溜槽都是大型設備，不提前存放現場，后期動態走鉤設備安全隱患大、效率低，決定裝面時在軌道運輸斜巷存放液壓支架和前、后部溜槽及其他附件設施。

根據軌道順槽斜巷與切眼夾角，經現場測算，工作面每推采6.5 m，工作面延長3 m，即兩個支架距離。因此軌道運輸斜巷每6.5 m 放置支架一組，一組兩臺液壓支架，并排排列，支架尾部朝向老塘，緊靠軌道運輸斜巷上幫，并串入液壓系統，升頂支護。前、后部大溜槽豎立在軌道運輸斜巷下幫，其他如大溜鏈等附件設施放置在存放的支架上。同時，根據每組支架3 m 寬尺寸，軌道斜巷上幫在原軌道順槽尺寸基礎上外擴3 m 用于存放支架。工作面溜尾端頭過渡架在工作面切眼時不安裝，放置在軌道運輸斜巷尾部，作為最后支架串入工作延面。

在推進過程中，工作面每推進6.5 m 時，工作面延長3 m，此時在溜尾支架距離軌道順槽斜巷上幫大于1.5 時，可以1～2 臺支架竄入溜尾端頭，隨著推采逐漸并入溜頭方向，此時完成一個安裝循環。前、后大溜子根據安裝支架情況，需要加裝溜槽的，溜尾正規節處，掐鏈接入大溜槽并緊鏈。4303（2）綜放工作面延面施工示意圖如圖2。

圖2 4303（2）綜放工作面延面施工示意圖

5 延面安裝支架具體方法和步驟

（1）在掘進軌道順槽斜巷時，要考慮存架空間，上幫外擴3 m，用于存架。所有存放支架接入工作面液壓系統并升架接頂支護。前、后大溜槽靠在軌道順槽下幫碼放，其他如大溜鏈等附件碼放在存放支架上。

（2）準備工作。清理現場作業環境，保持通道暢通，各種閑置單體支柱靠幫碼放。現場準備5T滑車2 個，5T 卸扣2 個，Ф24.5 mm 鋼絲繩做的繩頭4 根（4 m 長），加工的遠距離供液裝置1 套，3.5 m、3.8 m 單體支柱各4 根，5T 手拉葫蘆2 套。20T雙速絞車放置于軌道順槽斜巷，并搭火。

（3）接架前支護情況。溜尾端頭三角門靠近最后一架，4 根4 m 花邊鋼梁，前后并排保持一梁三柱支護。三角門處靠近上幫區域支設點柱，間距不大于0.8 m，接頂巷道鋼棚支護。三角門靠近老塘關門支護，并排支設一排支柱，間距≤300 mm，對老塘關門支護。超前支護間距軌道順槽斜巷每棚3棵支柱，距煤壁側鋼棚肩窩不超過1 m處支設一棵，中間支設一棵，人行道側鋼棚棚頭一棵。支設超前支柱造成棚梁與棚腿離合時，必須緊靠該腿在棚梁下支設一棵單體支柱，用鐵絲（8#）把棚腿與單體支柱綁在一起或撤掉棚腿補打一棵單體支柱重新背幫接實。

（4）待溜尾最后一架距離巷道上幫超過1.5 m時，開始移架安裝。將溜尾最后一架升頂接實作為基本架；待移動安裝支架尾梁升起，前梁護幫打開，降架到最低，斷開液壓系統；將加工的繩頭用卸扣連接尾梁，基本架立柱設置滑車，20T 雙速絞車鋼絲繩穿過滑車，連接到待移動支架尾梁上；將三角門處支護拆除，需要打替柱及時支設；人員處于繩道范圍外，通過信號聯系，開動雙速絞車，緩慢將支架拉移至三角門處；然后將雙速絞車鋼絲繩穿過卸扣，連接待移支架前梁，打信號，緩慢調整待移支架前梁護幫方向與工作面一致；使用單體支柱配合遠距離供液裝置和手拉葫蘆，對安裝支架輕微調整，使得與工作面正規架方向完全一致；將安裝支架接入工作面液壓系統，升頂支護；安裝支架不與大溜槽十字頭硬連接，通過鋼絲繩與大溜子軟連接，推進過程中通過軟連接，拉動支架，待支架并入工作面里與前后大溜子硬連接。此時，完成了一個支架安裝。每安裝一個支架，相應對前、后大溜子掐鏈，接入大溜槽，并緊鏈。

（5）在安裝支架過程中，加強對頂板管理，出現空頂區域及時補設單體支柱點柱接頂鋼棚支護，確保不空頂。待移支架安裝完后，要對原存架地方空頂區域支設點柱支護。

6 應用效果

4303（2）綜放工作面2020 年10 月底安裝完切眼，11 月初開始生產并延面，12 月底工作面延面完成。兩個月回采區隊克服延面工序組織困難，合理安排人員，有序組織施工，在保證安全前提下，順利完成延面施工。按采高4.9 m 算，解放原煤16.8 萬t，延長了兩個月工作面服務期。按原煤800元/t 計算，實現銷售收入1.3 億元。同時，減少了地質因素影響工作面搬家倒面次數，減少了倒面勞動成本，緩解了礦井當前煤炭資源緊張局面，為礦井后續不規則工作面回采提供技術支撐。