切眼單巷設計及反向安裝工藝實踐與應用

尹 華，張 帥，賈 鵬

(國電建投內蒙古能源有限公司察哈素煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017209)

國電建投內蒙古能源有限公司察哈素煤礦31采區，有2-2、3-1等2個主要可采煤層。31采區3-1煤層布置厚煤層綜采面，煤層內采用連續前進式開采順序，綜采面采用大采高一次采全高綜合機械化采煤工藝。

正是各綜采面之間采用的是連續前進式開采順序，再加上3-1煤層直接底為0.5m～2.0m的泥巖、炭質泥巖、砂質泥巖，且含有0.4m～0.8m不等的高嶺土巖層，使得待安裝的綜采面在經受了相鄰的上一個綜采面回采期間周期來壓影響之后，其回風順槽礦壓顯現明顯，底板底鼓嚴重。即便對回風順槽進行了底板維護，并硬化了巷道底板，回風順槽還是失去了特種車運輸功能。

1 雙切眼設計和正向安裝及存在的問題

國家能源集團神華神東煤炭集團，其下屬大型現代化煤礦綜采面多采用雙切眼設計。雙切眼設計主要包括主切眼、輔助切眼、主輔切眼聯絡巷和主輔切眼煤柱。以該礦31309綜采面原設計為例，綜采面寬度290.08m，煤柱寬度25m，主輔切眼聯絡巷5條，一般采用連采機雙巷掘進工藝進行掘進，總巷道掘進工程量約830m，掘進周期約45d。綜采面設備安裝工作，以平行作業為主，穿插作業為輔，安裝周期一般15d左右，如圖1所示。

圖1 雙切眼設計巷道布置示意

1.1 重車運輸路線

重車自回風順槽(09)開口段進入綜采面安裝區域回風順槽(09)，順槽皮帶機部件分流至膠運順槽(08)皮帶機安裝范圍，轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車組件經斜聯絡巷(10)依次分流至轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車等組裝范圍，采煤機、刮板運輸機、液壓支架等分流至輔助切眼(6)內，并經主輔切眼聯絡巷進入主切眼內。

1.2 空車運輸路線

重車卸載后，順槽皮帶機部件車輛就近通過聯絡巷進入回風順槽(09)，轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車組件車輛經斜聯絡巷(10)進入回風順槽(09)，采煤機、刮板運輸機、液壓支架等車輛經主切眼對過的聯絡巷進入回風順槽，全部空車自回風順槽(09)離開綜采面安裝區域。

1.3 膠運順槽內設備設施安裝順序

膠運順槽皮帶機自順槽機頭硐室位置開始安裝，直至整個皮帶機安裝完成；膠運順槽轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車，自轉載機機尾(即刮板運輸機機頭)位置開始安裝，依次完成轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車的組裝工作。

1.4 主切眼內正向安裝順序

先安裝刮板運輸機機頭，再依次組裝刮板運輸機溜槽，穿刮板鏈；溜槽組裝至采煤機滾筒窩位置時，先將滾筒、搖臂存放在滾筒窩內，再將采煤機機身(附帶機身下溜槽)對接到刮板運輸機溜槽上，然后繼續對接刮板運輸機溜槽至全部組裝完畢；液壓支架安裝要滯后刮板運輸機10m～15m，直至全部安裝完畢；機頭側端頭液壓支架安裝完畢后，穿插組裝刮板運輸機機頭電機，液壓支架的安裝超過采煤機滾筒窩后穿插組裝采煤機滾筒、搖臂。

1.5 存在的主要問題

以該礦31309綜采面原設計為例進行說明：①雙切眼設計，巷道掘進工程量約830m，掘進周期約45天，掘進工程量大，掘進周期長；②主輔切眼之間的煤柱無法回收，一個綜采面將因此損失掉25m的推進距離，即合計減少約4.6萬t可采煤量；③增加了防火密閉的構筑數量，回風順槽(09)砼底板硬化3 900m，砼量投入成本達400萬元左右；④回風順槽(09)將來受31309綜采面回采周期來壓影響后底鼓3 400m以上，將產生約1.1萬m3的固體廢棄物，將占用約670m的排矸巷。由此可知，一味地追求安裝速度，不僅造成了資源浪費，而且顯著增加了成本投入。

2 單切眼設計和反向安裝工藝

針對雙切眼設計和正向安裝作業前后存在的主要問題，該礦以3-1煤層31309綜采面切眼設計和安裝為突破口，展開了深入分析和科學研究，并于2017年初完成了單切眼設計和反向安裝工藝。

單切眼設計主要包括切眼、調車硐室、采煤機滾筒窩和切眼對過措施聯絡巷，其中采煤機滾筒窩一般布置在靠近機尾的位置。仍以該礦31309綜采面單切眼設計為例，綜采面寬度290.08m，切眼內部及其附近設有調車硐室7個，采用連采機單巷掘進工藝進行掘進，總巷道掘進工程量約407m，掘進周期約30d。綜采面設備安裝工作，仍以平行作業為主，穿插作業為輔，安裝周期一般20d左右，如圖2所示。

圖2 單切眼設計巷道布置示意

2.1 重車運輸路線

重車自回風順槽(09)開口段進入綜采面安裝區域，然后全部進入膠運順槽(08)，順槽皮帶機機頭硐室部件則分流至機頭硐室，皮帶機“H”架、縱梁、托輥架等皮帶機部件沿膠運順槽(08)開采幫貼幫存放，轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車組件則直接運送到安裝范圍，采煤機、刮板運輸機、液壓支架等經斜聯絡巷(10)分流至回風順槽(9)內，再經切眼對過的措施聯絡巷進入切眼安裝范圍。要求：①特種車要多車同進同出綜采面安裝區域，可臨時進出沿途調車硐室來避讓車輛；②非特種車輛必須主動避讓特種車輛；③空車避讓重車。

2.2 空車運輸路線

重車卸載后，機頭硐室空車通過就近聯絡巷進入回風順槽(09)開口段，膠運順槽(08)內空車沿原路返回到回風順槽(09)開口段，切眼內空車沿原路返回到回風順槽(09)開口段，所有空車最終由回風順槽(09)開口段離開綜采面安裝區域。其中，非特種車輛空車，可就近通過聯絡巷進入回風順槽(09)，然后沿回風順槽(09)及其開口段離開綜采面安裝區域。

2.3 綜采面設備設施安裝順序

①機頭硐室皮帶機機頭，膠運順槽(08)內轉載破碎機、單軌吊及管線、設備列車等，切眼內設備設施，采用平行作業方式進行安裝作業；②最后組織膠運順槽(08)皮帶機中間部分安裝作用。

2.4 切眼內設備反向安裝作業

①準確定位刮板運輸機機尾、機頭位置，并在機尾、機頭之間每隔35m標注一個溜槽長度精準控制點，以確保自機尾安裝刮板運輸機溜槽至機頭后，機頭實際位置偏差不超過200mm；②自機尾位置開始安裝刮板運輸機機尾、溜槽，穿鏈條，液壓支架滯后刮板運輸機10m～15m開始安裝；③溜槽組裝至采煤機滾筒窩位置時，先將滾筒、搖臂存放在滾筒窩內，再將采煤機機身(附帶機身下溜槽)對接到刮板運輸機溜槽上，然后繼續對接刮板運輸機溜槽；④機尾側端頭液壓支架安裝完畢后，穿插組裝刮板運輸機機尾電機，液壓支架安裝超過采煤機滾筒窩后開始穿插組裝采煤機滾筒、搖臂，最后組裝刮板運輸機機頭及機頭電機。

3 效果對比

與雙切眼設計及正向安裝作業相比，單切眼設計與反向安裝作業優勢非常明顯。407m，掘進周期約30d。綜采面設備安裝工作，仍以平行作業為主，穿插作業為輔，安裝周期一般20d左右。

仍以該礦31309綜采面新的單切眼設計與反向安裝作業為例進行說明：①單切眼設計，巷道掘進工程量約407m，不足之前的49%，掘進周期則降低15d，僅為之前的66.7%，總掘進工程量和掘進周期下降非常明顯；②沒有留主輔切眼煤柱，相當于綜采面增加了25m的推進距離，即多采出原煤約4.6萬t，提高了綜采面回采率；③顯著減少了防火密閉的構筑數量，回風順槽(09)砼底板硬化量約500m，是之前砼底板硬化量的12.8%，砼量投入成本減少約349萬元；④回風順槽(09)里段硬化的500m巷道，將來受31309綜采面回采周期來壓影響后底鼓量小，基本不需要起底，也就是說基本不產生固體廢棄物。由此可見，采用單切眼設計和反向安裝作業，不僅能夠節支降耗，綜采面投產日期反而可以提前10d以上。

4 結束語

由國電建投內蒙古能源有限公司察哈素煤礦自主設計完成的單切眼設計及其反向安裝作業工藝，總掘進工程量和掘進周期均下降明顯，既提高了綜采面回采率，又減少了防火密閉的構筑數量、砼底板硬化量、固體廢棄物排放量，且相比較之下綜采面的投產日期還可以提前10d以上，優勢顯而易見。該技術亦適用于中厚煤層綜采面。

目前，該單切眼設計及其反向安裝作業工藝已經申請了國家實用新型專利(“一種礦井綜采面巷道布置結構”，專利號ZL201821050957.7)。若面向具有同類需求的井工煤礦及相關企業大力推廣該技術，一來可以解決綜采面切眼巷道布置和安裝中的一些關鍵問題，二來可作為相關企業節支降耗的重要措施之一。