綜采工作面快速搬家系統工藝優化及應用

張 浩，任繼飛，張 輝，張文平

（晉能控股煤業集團朔煤小峪煤業有限公司，山西 朔州 038300）

0 引言

隨著礦井逐漸實現現代化，采煤機械化程度不斷提高，使用設備不斷改進，煤炭產量逐步提高，然而綜采工作面倒面時間仍然相對較長，停采支護和液壓支架的撤離穩裝是綜采工作面搬家倒面的關鍵環節，作業時間占比達到70%。傳統搬家工期一般為50～60 d，搬家倒面時間的長短直接決定了煤礦的生產銜接和經濟效益。同時作業過程存在一定的技術難度和風險性，停采支護和支架撤離穩裝時面臨以下問題：①環節復雜，設備投入多，不利于管理與維護；②受礦井巷道布局限制，工作面無法使用先進工具進行穩裝撤除；③人員投入多，勞動強度大，工作效率低；④使用絞車拖架、調架不安全因素多，鋼絲繩易斷、易崩彈，支架易傾倒，安全隱患多。因此，本文結合小峪煤業公司的綜采工作面，進行了搬家系統工藝優化和應用，實現了安全、高效搬家。

1 工作面概況

小峪煤田煤層埋深淺，水文地質條件簡單，采用斜井開拓。8104綜采工作面位于19號層南I輔盤區，工作面標高為（1 125～1 133 m），可采長度842 m，面積136 650 m2，走向長911 m，傾斜長160 m，采高3.2 m，工業儲量61.2192 Mt，可采儲量54.9 Mt。

工作面使用Z Y6400/18.5/38型液壓支架，共110架，重量每架25 t，MG300/700-WD型采煤機，1臺，SG Z830/630型刮板輸送機，1部。

2 停采工藝流程

距停采線20 m時，調整工作面，檢查設備→距停采線12 m時，打設固定網錨桿→鋪、聯網→上鋼絲繩→停止移架→擴機道→支護（錨桿、錨索加W鋼帶、組合錨索）→施工絞車硐→劈角。

3 停采支護工藝優化

3.1 鋼梁停采支護工藝

工作面支架前梁端距停采線6.7 m時，開始在支架頂梁上鋪設第一排搭接鋼梁，當工作面支架前梁端距停采線5.4 m時，開始在支架頂梁上鋪設第二排搭接鋼梁，搭接梁選用3 m長的11號礦用工字鋼梁。上搭接鋼梁時每架上2根，從最后一架開始，將支架降到位，將鋼梁平行于工作面鋪設在支架距頂梁前端0.5 m位置處，兩側外露長度為0.75 m。照此做法，每2根鋼梁搭接長度0.75 m，然后往前依次順延，搭接梁上完后即時將支架接頂升緊。

3.2 鋼梁停采支護工藝弊端

同盤區8128工作面在鋪網后使用11號礦用工字鋼梁，其作為搭接梁和挑梁對頂板進行支護。鋼梁支護在實際支護作業中存在著較多的弊端：鋼梁自身較重，搭接梁長3 m，挑梁長4 m，在操作中2人或3人抬至支架上方比較吃力，鋼梁滑落容易砸傷人員，安全隱患多；每一根鋼梁均需多人配合作業，工人勞動強度大，作業效率低，使整個工作面支護完成耗時較長。方案1鋼梁停采支護如圖1所示。

3.3 鋼絲繩柔性停采支護工藝

根據小峪煤業南I輔盤區實際情況，結合該盤區頂板條件，現將鋼梁支護更改為鋼絲繩柔性支護。方案2鋼絲繩柔性停采支護如圖2所示。

具體為：頭道網網片連好后，上首道鋼絲繩（距離網軸間距1.0 m）。鋼絲繩兩端使用專用固定器具固定在兩順槽頂板。每200 mm與頂網鉸接一次，用14號鐵絲雙股扭結，不得少于3圈。鋼絲繩壓在支架頂梁與頂板之間。把鋼絲繩平行工作面拉直，并且與金屬網連接，再割進0.8 m后，在支架頂梁上鋪設第2根鋼絲繩，之后每0.8 m上1根鋼絲繩共4道，然后以0.6 m間距共上7道，總共上12道鋼絲繩。

3.4 安全經濟效益對比分析

通過應用工字鋼梁和鋼絲繩2種停采支護工藝，具體對比分析見表1。

表1 安全經濟效益對比分析表

4 撤離穩裝液壓支架工藝

4.1 絞車撤離穩裝液壓支架工藝

傳統撤離和穩裝液壓支架工藝使用的是絞車配合滑輪。

撤離支架方案如圖3所示，1號雙速絞車通過連接在掩護架立柱上的滑輪來改變力的方向，然后將支架從工作面撤離出來，利用2號絞車將支架裝上平板車帶出工作面。穩裝支架方案如圖4所示，液壓支架由600 mm軌道運輸到安裝位置，通過1、2號2部絞車對拉調向，使用單體支柱配合將液壓支架安裝到位。

圖3 絞車拉移支架撤離方式

圖4 絞車拉移支架穩裝方式

使用雙速絞車撤離和穩裝液壓支架存在較明顯的缺點：單純依靠絞車生拉硬拽，安全隱患多，同時步驟繁瑣，職工勞動強度大。

4.2 “機械手”撤離穩裝液壓支架工藝

結合礦井的實際情況，8104工作面引進了TY H300型和TYA300型液壓支架調移裝置，用于撤離和穩裝液壓支架。該裝置以工作面乳化液泵站為動力源，不受拆架點供電線路等因素影響；使用時操作操縱閥柄，方便靈活，操作人員在掩護架下和'機械手'機身后近距離操作，安全且便于觀察拆除支架周圍頂板和調向時的狀況，提高了安全系數。

1）“機械手”技術參數，見表2、表3。

表2 TY H300型液壓支架調移裝置

表3 TYA300型液壓支架調移裝置

2）“機械手”撤離液壓支架過程。具體步驟如圖5所示。

圖5 “機械手”撤離液壓支架過程

調移裝置通過橫梁銷軸與掩護支架的推移油缸連接固定，掛鉤鉤于支架前端兩側鉤掛口，操作控制手柄，控制提升油缸提升大臂，帶動待撤支架移動。控制旋轉油缸向煤壁側旋轉，使大臂帶動待撤支架向煤墻一側擺動。操作控制手柄，控制中間大臂內拉伸油缸將內臂伸出，使待撤支架側向偏轉一定角度，若需求角度較大，則重復拖拽。用絞車將液壓支架拉出或就近裝車，完成撤除。

3）“機械手”穩裝液壓支架過程。將待安裝支架運送到調移裝置旁，通過兩側牽引裝置將支架拉上滑臺。牽引千斤將待安裝支架在滑臺上掉向90°。用中間推移裝置將支架推移到與已安裝支架旁，同時在反作用力下，調移裝置向后自移，如圖6所示。

圖6 “機械手”撤離液壓支架過程

4.3 安全經濟效益對比分析（見表4）

表4 安全經濟效益對比表

5 結語

綜采工作面搬家是煤礦生產銜接的重要部分，通過分析8104工作面搬家倒面中具體的停采支護環節和液壓支架的撤離和穩裝環節，從改進工藝和使用新設備兩方面入手，優化系統流程，全面提高工作面拆除與穩裝速度。通過一系列系統工藝優化，在工作面搬家過程中，職工的人身安全得到保障、勞動強度從根本上減輕，同時又提高作業效率，大幅度縮短綜采工作面的搬家周期。在類似條件的綜采面采用上述搬家工藝，會取得明顯的效果，值得推廣應用。