綜采設(shè)備快速搬家技術(shù)研究

楊 鵬(山西焦煤霍州煤電集團豐峪煤業(yè)安裝分公司， 山西 霍州 031400)

1 前言

綜采設(shè)備搬家是綜采工作面開采過程中必要環(huán)節(jié)，提高綜采設(shè)備搬家速度對提升礦井煤炭開采效率具有重要意義[1-2]?，F(xiàn)階段礦井綜采設(shè)備搬家多是以膠輪車運輸為主、軌道運輸為輔的搬家方式，液壓支架回撤采用單通道單向回撤方式，采用上述搬家方式設(shè)備搬家效率低下，持續(xù)時間長，影響礦井綜采工作面高效生產(chǎn)[3-5]。本文以山西某礦5103綜采面為工程背景，采用無軌膠輪車結(jié)合單通道雙側(cè)回撤方式實現(xiàn)了綜采設(shè)備的快速搬家倒面，現(xiàn)場應(yīng)用取得顯著效果。

2 工程概況

山西現(xiàn)開采5號煤，煤厚2.5m，偽頂為不穩(wěn)定頁巖隨采隨落，直接頂為砂質(zhì)泥巖，基本頂為中砂巖，直接底為泥巖。5103工作面設(shè)計走向1 530m、斜長260m，采用綜采方式開采，5103工作面開采完畢后設(shè)備搬運至臨近的5105工作面。在5105工作面內(nèi)共掘進有主運巷、輔運巷及回風(fēng)巷三條回采巷道，在主運巷與覆運巷間布置6條聯(lián)絡(luò)巷。具體在5103綜采工作面布置的綜采設(shè)備型號、數(shù)量見表1。

表1 采面綜采設(shè)備型號

3 綜采設(shè)備搬運準(zhǔn)備工作

3.1 綜采設(shè)備搬運準(zhǔn)備

5103綜采工作面設(shè)備搬運采用的設(shè)備主要為鏟板式搬運車、支架搬運車，并采用慢速絞車輔助運輸。根據(jù)綜采工作面布置的運輸巷及輔助運輸巷空間面積及工作面綜采設(shè)備布置情況，采用的型號為LWC- 50T、MH- 40支架搬運車運輸工作面支架，該搬運車長×寬×高=5 543mm×3 540mm×1 717mm，轉(zhuǎn)向角最大為46°，轉(zhuǎn)彎半徑最小為2 974mm。采用鏟板車(型號WC25EJ)運輸采煤機、刮板機機頭及機尾、開關(guān)列車等。在5103工作面主運巷、回風(fēng)巷內(nèi)分別布置一臺功率11.4kW型號JD- 1慢速絞車，用以托運管線、回收單體及溜槽。在臨近的5105工作面主運巷聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)布置一臺功率25kW型號JD- 2調(diào)度絞車，從而便于調(diào)整開關(guān)列車、轉(zhuǎn)載機、破碎機等設(shè)備位置。

對原有的運輸巷進行改造從而可以滿足無軌膠輪車運輸需要，重點改造工作：對運輸巷進行擴幫，確保無軌膠輪車兩側(cè)與巷幫間間距在400mm以上；對5103主運巷、回風(fēng)巷進行擴幫及頂板強化支護，同時對5105主運輸5號、6號聯(lián)絡(luò)巷以及主運巷與切眼交匯處擴幫、抹角及頂板強化支護；對無軌膠輪車通過巷道底板進行拉底；巷道改造后可以滿足無軌膠輪車掉頭、轉(zhuǎn)彎需要。

3.2 綜采設(shè)備運輸方案

在5103綜采工作面液壓支架回撤采用單通道雙翼回撤方式，具體回撤方案：先將綜采工作面采煤機、刮板機、破碎機等設(shè)備安全回撤完畢后，采用混凝土對工作面回撤通道底板進行硬化。工作面1～70號向機頭方向回撤，71～145號支架向機尾方向回撤，實現(xiàn)兩側(cè)支架同時回撤，提高支架回撤搬運效率，降低設(shè)備搬家耗時。

工作面設(shè)備回撤之前就對5103回風(fēng)巷、主運輸巷及工作面切眼提前進行底板硬化，在5105工作面切眼靠近主運輸巷位置開始安裝布置采煤機。因而在5105工作面施工切眼時就在靠近主運巷30m范圍內(nèi)增加1.5m切眼寬度。

4 綜采設(shè)備拆除及運輸

綜采面設(shè)備回撤涉及多個方面，工作量大同時設(shè)計工序繁多，有多個交叉作業(yè)，因此應(yīng)對綜采設(shè)備拆除及搬運做出系統(tǒng)分析，尋求合理的運行線路[6-7]。通過對綜采面現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，綜采液壓支架回撤、搬運環(huán)節(jié)占據(jù)整個綜采設(shè)備搬家倒面時間70%以上，綜采液壓支架搬運效率直接影響綜采面搬家效率。

4.1 工作面輔助設(shè)備拆除及運輸

工作面輔助設(shè)備有開關(guān)列車、破碎機轉(zhuǎn)載機等，應(yīng)根據(jù)設(shè)備自身特點及安裝位置合理的確定拆除及運輸線路。

1)開關(guān)列車

首先開關(guān)列車停止供電并列車間連接桿斷開，整理好管路及電纜，用鏟板車按照從里到外順序用開關(guān)列車各節(jié)及配套的設(shè)備依次運輸至5105綜采面5號聯(lián)絡(luò)巷位置，從5103工作面輔運巷→5煤輔助運輸巷→5105輔運巷→5號聯(lián)絡(luò)巷。

2)破碎機及轉(zhuǎn)載機

破碎機、轉(zhuǎn)載機拆除按照下述順序進行：先斷開固定設(shè)備鏈條，并拆除減速器、設(shè)備連接的凹凸槽，最后實現(xiàn)破碎機、轉(zhuǎn)載機拆除。在設(shè)備拆除過程中依靠絞車、單體對設(shè)備位置固定或者調(diào)整。采用鏟板車對設(shè)備進行搬運，具體路線：5103主運巷→5煤輔助運輸巷→5105輔助巷→聯(lián)絡(luò)巷→5105主運巷。

4.2 刮板機拆除及運輸

刮板機按下述順序拆除：機尾電動機減速器→機尾→中部槽→機頭電動機減速器→機頭。在對5103回撤線路進行硬化后在機頭、機尾處斷開大鏈，通過液壓絞車將刮板鏈拉至臨近的5105工作面切眼。刮板輸送機中部槽運輸從兩側(cè)同時進行，具體的運輸線路：5103切眼→回風(fēng)巷、主運巷→5煤輔助運輸巷→5105主運巷→切眼。

4.3 采煤機拆除及運輸

采煤機停采位置位于5103工作面機尾處，采煤機拆除順序為采煤機滾筒→搖臂→機體。用鏟板車將拆除下的滾筒、搖臂、機體等通過5103工作面主運巷運輸至5105工作面切眼，運輸線路：5103工作面主運巷→5煤輔助運輸巷→5105輔運巷→5105切眼。

4.4 液壓支架回撤及運輸

在5103工作面內(nèi)采用單通道雙翼回撤液壓支架，1～70號支架從機頭方向運輸、71～145號支架從機尾方向運輸，從而降低液壓支架回撤、運輸耗時，提升綜采面設(shè)備搬運效率。在液壓支架回撤時將前架當(dāng)做掩護支架，采用慢速絞車、導(dǎo)向滑輪在前架支架掩護下將后架拉移至回撤通道，通過支架運輸平板車將支架運輸至5105工作面切眼。具體支架的運輸線路：5103主運巷、回風(fēng)巷→5煤輔助運輸巷→5105輔運巷→6號聯(lián)絡(luò)巷→切眼。具體液壓支架回撤線路如圖1所示。

圖1 液壓支架回撤線路

5 綜采設(shè)備安裝

5.1 液壓支架安裝

搬運至5105工作面切眼內(nèi)的液壓支架安裝順序：機尾過渡支架(4架)→中部液壓支架(145架)→端頭支架(3架)。采用臨時乳化液泵為液壓支架供液，及時安裝推拉銷，液壓支架升架后應(yīng)確保支架頂梁與頂板間接觸密實，達到預(yù)先設(shè)定的初撐力。

5.2 刮板輸送機安裝

運輸至5105切眼內(nèi)拆卸的刮板輸送機安裝順序為：機尾→中部槽→機頭過渡槽→機頭。在刮板輸送機安裝過程中應(yīng)先清理切眼機尾處的雜物，待刮板輸送機過渡槽、變線槽以及機頭待采煤機安裝完畢后再進行連接。安裝完成的刮板輸送機刮板鏈應(yīng)確保不出現(xiàn)交叉或扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在安裝刮板輸送機同時應(yīng)同步安裝主運巷內(nèi)的其他設(shè)備。受到輔運巷以及切眼空間限制，應(yīng)盡量避免液壓支架、刮板輸送機同時在切眼內(nèi)安裝，盡量錯開布置。

5.3 采煤機安裝

用鏟板車將采煤機機體、滾筒以及搖臂運輸至切眼擴幫處，將機身與已安裝好的刮板機溜槽對接，隨后安裝搖臂及滾筒。最后連接采煤機電源線、水管以及控制線，確保各連接線滿足防爆要求。

5.4 輔助設(shè)備安裝

具體安裝順序：轉(zhuǎn)載機機尾→破碎機→凹凸槽→轉(zhuǎn)載機機頭→開關(guān)列車。在5105主運巷位置組裝轉(zhuǎn)載機機尾，并通過單體、鋼絲繩及鏟板車輔助安裝破碎機電機及減速器，轉(zhuǎn)載機機頭與按照相同方式安裝電機、減速器。設(shè)備安裝完畢后重點應(yīng)檢查減速器、電動機內(nèi)油質(zhì)油位；液壓管路間連接是否準(zhǔn)確，供電線路接頭處防爆措施是否可靠。在開關(guān)列車上安裝的阻車器應(yīng)確保有效，單吊軌安裝必須可靠。

6 效益分析

在5103工作面采取用單通道雙回撤方式，液壓支架回撤耗時縮短至少1/2，整個工作面綜采設(shè)備回撤耗時共計20d，為5105工作面后續(xù)生產(chǎn)贏取了時間。在工作面回撤時了回撤區(qū)頂板支護材料消耗，整個綜采設(shè)備回撤可節(jié)省錨桿、錨索分別為800根、400根，降低坑木、金屬網(wǎng)片使用量約58m3、400張。通過提升回撤效率，降低用工量，預(yù)計可降低人員成本約為30萬元。

7 結(jié)論

(1)根據(jù)5103、5105工作面布置情況，提出采用無軌膠輪車方式進行綜采設(shè)備運行，提升了設(shè)備運行效率；對于液壓支架回撤采用單通道雙翼回撤方式，并具體給出設(shè)備搬運的關(guān)鍵線路及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過制定合理的設(shè)備回撤方案，有效提升了綜采設(shè)備搬家倒面效率。

(2)對刮板輸送機、采煤機、轉(zhuǎn)載機、液壓支架等綜采設(shè)備的拆卸、運輸以及安裝方案進行了介紹，并明確綜采設(shè)備安裝、運輸順序，實現(xiàn)綜采設(shè)備搬家進度的有效控制。

(3)在礦井5103綜采工作面液壓支架采用單通道雙翼回撤工藝后，顯著降低了液壓支架搬運耗時，為后續(xù)工作面生產(chǎn)贏取了時間，現(xiàn)場應(yīng)用取得顯著效果。