大埋深高地壓礦井擴安一體化工藝方案設計及現場實踐

李冬冬 張凱倫 馬國行

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

1 概況

趙樓煤礦7303 工作面東距1304 工作面采空區278～290 m，南距規劃7305 工作面140～145 m，西距七采區回風巷240 m，北鄰7301 工作面采空區（煤柱4.5 m）。工作面面長264.5 m/200 m，平均推進長度995.3 m，切眼為8.8 m 寬大跨度巷道，煤層底板標高-934.6～-962.4 m，工作面大部分位于3 煤層分岔區，分岔區內夾矸為泥巖、粉砂巖。工作面切眼部分揭露3 煤層分岔區，并受F7317、F7318、F7319 三條斷層影響，頂板管理存在困難。

7303 為重點接續工作面，受大埋深、高地壓、煤層分岔、斷層因素影響，頂板及防沖管理困難。采用傳統安裝工藝，即先導硐、再擴刷、后安裝的方式，存在切眼空置時間長、支護強度弱諸多不足，影響生產接續穩定。為此，設計采用了切眼擴刷和設備安裝同步進行的擴安一體化工藝，簡化施工工序、保障支護強度、縮短安裝工期、利于災害防治。

2 工作面擴安一體化方案[1-3]

2.1 工作面擴安順序

2.1.1 切眼及軌順安裝順序

安裝液壓臂架式起吊裝置→鋪設模塊軌道→形成電動齒軌卡軌車及液壓支架調移裝置→安裝后部運輸機→切眼安裝硐室內組裝擴安一體化設備及膠帶輸送機1 部→安裝過渡支架3 架，擴安中間支架147 架（每擴刷2 排安裝1 架液壓支架，同時拆除模塊軌道1 節）→回收擴安一體化設備及膠帶輸送機出煤系統→安裝前部運輸機→安裝采煤機→安裝運輸機鏈條及機尾部→安裝軌順端頭4 架過渡支架→安裝軌順順槽超前支護架→安裝軌順單元支架。

2.1.2 運順安裝順序

切眼和軌順安裝期間，運順同步由里向外安裝轉載機、破碎機、順槽支架、單元支架和膠帶輸送機。7303 工作面擴安一體化工藝設備配置明細見表1。

表1 7303 工作面擴安一體化工藝設備配置明細表

2.2 工作面擴安運輸系統

2.2.1 主運輸系統

擴刷迎頭→7303 切眼導硐（膠帶輸送機）→7303（2#）運輸順槽（膠帶輸送機）→7303 運輸順槽聯絡巷（膠帶輸送機）→7303 回風聯絡巷（膠帶輸送機）→七采區回風巷下段→七采區膠帶巷上段→3#煤倉→南部膠帶大巷→1#、2#煤倉→主井→地面。

2.2.2 輔助運輸系統

井底車場至七采區上車場采用蓄電池電機車牽引礦車運輸，七采區輔運巷及7303 工作面兩順槽采用單軌吊運輸。設備安裝運輸路線分為2 條，運順線路主要運輸轉載機、運順超前支架、膠帶輸送機，軌順線路主要運輸前后部運輸機、采煤機、液壓支架、軌順超前支架。

運順路線：地面→副井→井底車場→南部2#支護參數輔運大巷→七采區輔運巷上段→七采區輔運巷下段→7303 運順（2#）。

軌順路線：地面→副井→井底車場→南部2#輔運大巷→七采區輔運巷上段→七采區輔運巷下段→七采輔運4#聯絡巷→二集輔助巷下段→7303 軌順→7303 切眼。

2.3 工作面擴安方案

2.3.1 工作面擴安施工工藝

采用EBZ-135 型擴刷機截割并自行裝煤，通過自移刮板機與膠帶輸送機搭接出煤，擴刷1750 mm安裝1 架液壓支架，擴刷3500 mm 安裝第2 架液壓支架，依次循環。第一次擴刷1 排（875 mm）后拉移滑移式支架對擴刷段頂板進行臨時支護，然后人工使用鉆機對頂板進行永久支護，重復以上工序進行第二次擴刷并支護頂板。上述兩次擴刷為一個循環，在延長工作面切眼內出煤系統后安裝1 架液壓支架，進入下一個擴安循環作業直至擴安完畢。

2.3.2 工作面安裝方案

1）首先在工作面切眼軌順端頭安裝液壓臂架式起吊裝置，并在工作面軌順側使用液壓臂架式起吊裝置安裝5 節模塊軌道，再安裝電動齒軌卡軌車及1500 mm 軌距液壓支架調移裝置。工作面模塊軌道使用電動齒軌卡軌車聯合液壓支架調移裝置運輸，并由液壓臂架式起吊裝置完成吊裝及安裝工作，形成切眼運輸系統。

2）切眼運輸系統形成后，首先運輸后部運輸機，從機頭向機尾逐節安裝，引繩鋪鏈，完成后部運輸機安裝。

3）后部運輸機安裝完成后，運輸擴安一體化設備（EBZ-135 型擴刷機、ZLH2×600/29/41 型滑移式超前支護裝置、自移刮板機）至45 m 長安裝硐室內組裝，并將自移刮板機與已安裝的簡易膠帶輸送機搭接，形成擴刷煤矸運輸系統。

4）工作面液壓支架安裝：

① 工作面切眼采用EBZ-135 型擴刷機割煤，使用ZLH2×600/29/41 型滑移式超前支護裝置臨時支護頂板，自移刮板機及膠帶輸送機配合出煤。

② 工作面擴安前，首先在切眼組裝硐室內安裝機頭3 組過渡支架及15 組中間支架，然后按照每擴刷2 排（1750 mm）安裝1 組液壓支架作為一個循環進行作業，直至剩余機尾最后4 組過渡支架。

③ 擴安施工時，先將液壓支架由組裝硐室換裝到支架調移裝置上并運輸至擴安地點前方10 m 處等待安裝，待擴刷和頂板支護完成后，使用電動齒軌卡軌車下放支架至擴安位置，使用液壓支架調移裝置將支架順時針旋轉安放到位。

5）擴刷至距機尾30 m 處時施工煤機機窩硐室，擴刷至機尾段剩余8 m 位置時，需使用錨網索+單體液壓支柱復合支護巷道頂幫。

6）工作面完成中間架安裝及擴刷施工后，撤除擴安一體相關設備及膠帶輸送機，然后安裝前部運輸機，并在煤機硐室內安裝采煤機，最后安裝機尾4 組過渡液壓支架及運輸機機尾。

7303 工作面擴安一體化設備布置示意圖如圖1。

2.3.3 工作面擴安支護工藝

1）支護流程：擴刷第1 排（875 mm）→出煤→拉移2#滑移支架→頂板及煤幫進行錨網支護→擴刷第2 排（875 mm）→出煤→拉移1#滑移支架→頂板及煤幫進行錨網支護→安裝1 組支架→自移刮板機（延續皮帶）→依次循環。

2）巷 道 臨 時 支 護。擴 安 期 間 采 用ZLH2×600/29/41型滑移式超前支護裝置臨時支護，1#與2#滑移式超前支護裝置采用邁步式移動。擴刷完成第1 排后，降下2#滑移式支護裝置立柱，然后收縮左右行走油缸，使2#滑移式超前支護裝置向前移動875 mm；拉移完成后2#滑移式超前支護裝置升柱接頂，人員在滑移式超前支護裝置下方使用錨桿鉆機對擴刷段頂幫進行錨網支護。然后擴刷完成第2 排，降下1#滑移式支護裝置立柱，收縮左右行走油缸，使1#滑移式超前支護裝置向前移動875 mm；拉移完成后1#滑移式超前支護裝置升柱接頂，人員在滑移式超前支護裝置下方使用錨桿鉆機對擴刷段頂幫進行錨網支護。依次完成上述工序后安裝一個液壓支架，循環往復，直至支架安裝完成。

3）永久支護。采用MQT-130 錨桿鉆機進行頂板支護、MQTB-65/17 幫錨桿鉆機進行幫部錨桿支護。頂板采用4 根Φ22 mm×2400 mm KMG500 高強度螺紋鋼錨桿配合3400 mm×140 mm×10 mmT型鋼帶進行支護，錨桿間排距1000 mm×875 mm；幫 部 采 用3 根Φ20 mm×2000 mmKMG500 左 旋無縱筋全螺紋錨桿支護，間排距1300 mm×875 mm。頂、幫錨桿每孔均使用1 根K2370 型和1 根CKb2350 型錨固劑，錨桿預緊力矩不小于300 N·m。頂、幫護網采用8#鐵絲編制而成金屬菱形網，規格為4000 mm×1100 mm。

7303 切眼擴安一體支護斷面圖如圖2。

3 結語

7303 工作面應用擴安一體化安裝工藝，切眼擴刷期間頂板支護強度大幅增強，機械化作業程度進一步提高，有效降低了勞動強度，保證了安裝作業效率和施工安全。擴安一體工藝單日最大安裝支架數量8 架，平均日安裝支架6 架，相比以往效率提高33.3%，安裝工期55 d，相比傳統工藝提高20 d。7303 工作面應用擴安一體化安裝工藝為復雜地質條件下工作面安裝提供了有效解決方案。