大倾角综采工作面快速安装工艺的研究应用

大倾角综采工作面快速安装工艺的研究应用

本文浅析朔里矿业N331工作面采场地质条件、综采工作面快速安装工艺背景、支架安装工艺，以及支架安装工艺效果分析等。

标签：综采工作面快速安装工艺煤矿

1 采场地质条件

淮北朔里矿业有限责任公司，N331工作面走向长770m，切眼倾斜长平均186m，地质条件较为复杂。工作面构造位于葛洼向斜的西翼，整体上呈单斜构造，煤层原始沉积稳定，结构简单～复杂，夹矸厚度0～0.70m，平均0.26m。煤层总厚度0.80～2.60m，平均1.74m。煤层倾角25°，切眼上部地段煤层倾角36°，最大42°，可采储量29.78万t，煤层直接顶板为泥岩，厚度2.36～10.59m。老顶为粉砂岩，厚度3.99～5.47m。煤层直接底为泥岩，厚度0.50～5.02 m。老底为砂岩，厚度1.41～12.41m。

2 快速安装工艺背景

N331工作面原设计是炮采工作面，为提高原煤生产量与工作效率，按照公司的整体规划要求，将N331工作面改为综采工作面，并首次采用ZY5000－13／28型掩护式轻型支架支护顶板进行薄煤层综采工作面的试开采。由于原巷道设计、施工全部按炮采工作面的要求成型，不符合综采设备的安装要求。我们对此作为专项课题立项进行重点研究。课题提出后也得到了集团公司生产部的大力支持和帮助。广大技术人员紧紧围绕课题进行攻关研究，并制订了详细的项目研修计划，定期组织召开课题研讨会，多次组织课题组成员到外矿学习、借鉴薄煤层综采安装和回采的施工工艺和先进经验，并进行了多次设计和技术论证，最终收到了较好的效果。

3 液压支架安装工艺

综采工作面支架安装为一项系统工程，包括切眼支护方式、组装行车、支架转车平台、支架运输，液压支架及采煤机拆、组、安等作业内容。支架安装程序：地面解体→地面及井下运输→井下组装→工作面安装的顺序进行施工。在N331工作面，为了提高支架安装速度，重点对工作面支护方式、支架组装、切眼上出口整体支架转车平台、支架调向安装工艺等过程进行了工艺改进，从整体上提高了安装速度。

3.1 切眼支护方法

N331工作面切眼为改造切眼，支护方式为双排梯形棚支护（如图1a），切眼宽度6.0～6.4m，高度2.4～3.2m，梯形棚距为600mm。N331工作面构造较多，周期来压较为明显，采用梯形棚支护安全风险性较小，在顶板来压时不易发生垮

顶，但增加了支架安装期间的回料量。安装时，需要逐架替棚、拨门，因此安装速度较慢，平均6架/d；在以后的切眼支护设计中采用锚网锚索联合支护（如图1b）。

切眼宽度6.0～6.2m，高度2.4～2.6m，此类支护在支架安装期间无需回料及拨门，施工工艺速度较快，平均9架/d。缺点是需协调好切眼扩刷与支架安装之间的时间间隔，工作面空顶时间不能太长，否则容易造成顶板下沉而使切眼断面缩小，达不到所需的要求。

N331工作面原设计为炮采工作面，切眼上部倾角最大为42°。综采工作面在安裝过程中，综采支架在直角转弯处调向时，正常情况下需要多部绞车协调作业，工效较低。现场作业时，多部绞车对于支架牵引力的叠加与分解很难控制，所以采用多部绞车调向极不安全。通过多次设计研究，我们在切眼上口施工支架调向硐室，在调向硐室固定转车平台，转车平台采用卡轨器将支架稳稳地固定在转盘上，用专用工具勾住支架底座四角的吊装孔后起吊转向,将支架整体运送到工作面，调向、就位。平台采用30毫米厚钢板作为旋转部件，在钢板上焊接支架卡轨器，平台中部设计钢珠滑道，支架以平台中轴为圆心旋转至准确位置，去除卡轨器，用绞车将支架稳稳地运到工作面安装。此调向法有利于支架的稳定,不易发生倒架事故（见图2）。

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图2 整体支架转车平台

平台主要技术指标：①平台轨距：600mm；

②平板车轴距：﹤1100mm；

③转盘直径：1000mm；

④转盘高度：240mm；

⑤平台尺寸：1600×1600mm。

3.2 支架组装行车的改进

公司自行设计和制造的综采工作面安装硐室起吊行车，其结构如图3所示。起吊行车由纵向小车，横向小车，以及电动葫芦等部件组成。使用时纵向小车骑在组装硐室的U型钢轨道上，改制的电动葫芦固定在小车上，这样在组装硐室内任意点都可以起吊。支架散架依次进入组装硐室进行组装后，利用绞车顺轨道直接放到工作面进行安装就位。

4 支架安装工艺效果分析

在N331大倾角工作面采用后退式安装工艺便于施工组织管理，易保证安装质量，可于转载机平行安装，安装效率较高。

优化支护设计。以新型锚网索联合支护方式代替传统的梯形工字钢架棚支护，降低了成本投入费用，缩短了安装周期。

效益匡算：①转车平台投入使用后，每次安装节约两部JH20型绞车，每部绞车每次安装租赁费用按2万元计算，每次安装节约租赁费用投入4万元。每年以拆除、安装8次计算，一年可节省租赁费用的投入约32万元。

②平台投入使用后，每工作面安装周期缩短4～6天，每工时按照120元计算，每次安装可节约工资性投入约6万元。如此拆除、安装次数，每年可节约工资性投入约50万元。

③按照安装周期缩短时间计算出煤量，每年可创造经济效益约600万元。三个方面，显然年创直接经济效益累计达到680多万元，效益相当可观。

5 结论

自投入综合机械化开采以来，在综采安装管理技术领域，经历了几代人的不断总结和探索，已经形成一套较为成熟和完善的管理模式。在N331工作面，我公司因地制宜，利用现有的技术条件，结合现场施工环境，进一步优化施工方案，创造性的总结出了一套大倾角、薄煤层综采支架快速安装的施工工艺，保证了工作面的正常回采，提高了资源回收率，收到了较好的技术、安全效果。