优化作业形式 提升大吨位支架安装技术

马金科

摘要：随着煤炭矿井开采深度的增加，大吨位支架的安装能力受到限制，进而影响了煤炭的产量，本文通过对大吨位支架安装技术进行优化，在一定程度上为煤矿企业应对危机、缓解矿井接替压力、提高安装速度提供参考依据。

关键词：作业形式 支架组装、安装 优化组合

随着矿井煤炭进一步的开采，矿井开采深度进一步的加深，矿压显现尤为突出，矿井矿压进一步加大，矿井工作面巷道受矿井深度增加而变的有局限性，给矿井安装大吨位支架带来了不可忽视的影响，大吨位支架安装能力得不到有效的提升，给矿井工作面正规循环接替、年产量带来了影响，这在中平能化集团四矿表现得尤为明显，职工收入大幅减低，严重威胁着我矿和谐稳定的大局。结合我矿实际情况，经过分析、研究，一致认为优化作业形式，提升大吨位支架安装技术是应对危机、缓解矿井接替压力、提高安装速度、为矿井开采提供时间的最有效途径之一。

该项目的施工地点己16.17-23010安装工作面具有非常大的挖掘潜力，因此我矿把该项目作为工作重点来抓，曾多次要求汇报该项目的进展情况，并作了重要指示。但受到多方面因素的制约，如：切眼顶板支护工程量大，运输线路繁琐，组装间组装设备落后等致使己16.17-23010安装工作面很难实现安全、快速安装，安装较快时每班安装3架，安装受到影响时每班只能安装2架，与快速安装的要求相差甚远。

在此情况下，该项目的技术和管理攻关工作就显得尤为重要，本项目着眼于现场实际情况，逐个攻破阻碍大吨位支架快速安装的技术难题，极大提高矿井安装水平，同时可以为矿井安装同类型、不同类型支架提供管理经验和技术支持。通过该项目的实施，可很大程度上缓解我矿的生产经营压力，增强职工信心，确保全矿稳定发展，意义突出而重大。

1 总体思路

本项目着眼于现场实际情况，主要从：①改变切眼支护形式，为支架快速安装提供技术保证；②优化风巷运输系统，提供支架快速运输能力；③改进支架组装设施，提高支架组装进度；④优化劳动组织、科学分配，加快安装进度等四个方面入手，逐个攻破阻碍大吨位支架快速安装技术的难题，极大地提升矿井支架安装能力，具有重大意义和推广应用价值。通过该项目的实施，可以很大程度上缓解我矿的原煤生产、经营压力，对稳固职工信心，确保全矿稳定发展，有着重大的意义。

2 解决的关键问题和创新点

2.1 研究切眼顶板支护形式，超前布局，科学、合理地制定方案，实现安全、高效、快速安装大吨位支架，特别是改变切眼支护形式，提高安装效率。

2.2 通过现场调研，优化风巷运输系统，确保安全、快速安装并结合实际改变了风巷原有的三个车场六台绞车运输形式，引用了无极绳运输绞车，极大地提升了风巷运输能力、矿井安装安全系数。

2.3 结合现场实际，改进支架组装设施，顺利进行支架组装，提高支架组装进度。

2.4 优化劳动组织，精心组织、合理安排，科学分配，加快安装进度，确保安装实现高效、快速安装。

3 实施效果

经过现场实施，主要从：①改进切眼支护形式，提高切眼支护强度，减少切眼安装程序，提高切眼大吨位支架安装进度；②以科技兴安为指导，优化风巷运输系统，引进无极绳绞车运输，提升运输能力，降低劳动强度；③改进支架组装设施，提高支架组装效率，达到支架快速组装；④优化劳动组织、精心组织，合理安排，科学分工，加快安装进度，确保大吨位支架实现高效、快速安装等四个方面入手，逐个攻破阻碍高效、快速安装的技术难题，极大地提升大吨位支架快速安装。

3.1 超前布局，改进切眼支护形式，为大吨位支架快速安装提供技术保证

近年来，随着开采深度的增加，矿压显现尤为突出，矿压加大，矿井工作面巷道布置受矿压影响变得非常有局限性，很难实现工作面大断面巷道布置，给大吨位支架安装带来严重影响。加之，切眼支护形式繁琐，严重制约大吨位支架安装效率，对矿井生产、经营带来影响。因此，改进大吨位支架安装技术，已成为矿井安装大吨位支架研究的重点方向，通过优化作业形式，改进大吨位支架安装技术，从而实现大吨位支架高效、快速安装。

根据矿井地质资料，结合现场实际，超前考虑，制定科学、合理的切眼支护形式。

受矿压影响，切眼顶板支护繁琐，采用双排工字钢梯形棚子支护。这种支护方式在井下作业当中没有科学的支护依据，凭借井下顶板情况和施工经验采取的支护形式，给大吨位支架安装造成工作劳动强度大、程序多，光是切眼安装时支护、回工字钢等作业就占据了大部分时间，且安全系数低，职工劳动强度大，安装进度缓慢。

3.1.1 切眼优化前支护形式及液压支架安装作业流程

这种工字钢梯形棚子式切眼支护，给大吨位支架快速安装进度带来了很大的影响，光是切眼安装时改临时支护、回工字钢等作业就占据了大部分时间，且安全系数低，职工劳动强度大，安装进度缓慢。

3.1.2 优化后切眼支护方式及液压支架安装流程

根据矿井地质资料，结合矿压、现场顶板实际情况，经队委及工程技术人员研究、分析，多措并举，科技攻关，优化切眼支护方式，提高大吨位支架安装效率。

优化后切眼支护示意图：

切眼优化后支架安装流程图：

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切眼支护方式优化后，①人员投入少，职工劳动强度小；②支架空间改设工序简单，操作方便；③回收的单体柱、木大梁少，人员抬运方便；④工作量小，减少了回收工字钢梁、腿的程序；⑤职工操作安全系数高；⑥很大程度上提高了改液压支架安装空间的时间，加快了液压支架安装进度。

3.2 以科技兴安作为指导，优化风巷运输系统，提升液压支架运输能力，加快液压支架安装进度

3.2.1 风巷优化前的运输系统

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3.2.2 风巷优化后的运输系统

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风巷优化前的运输系统复杂，车场布置多，使用多部绞车进行接力对拉，大大的增加了运输环节，多部绞车接力对拉安全隐患大，人员投入多，运输能力低下，不能实现安全、快速安装。通过引进矿用无极绳绞车大大提高运输效率及运输安全可靠性，可代替多部小绞车，回柱绞车接力对拉，简化了运输系统，减少了运输环节，消除了多部小绞车接力对拉所带来的安全隐患，可实现快速直达、减人提效和安全运输。无极绳绞车运输距离长，牵引重量大，运输效率高。实现长运距巷道无接力直达运输，提高运输效率及安全可靠性。

3.3 改进支架组装设施，提高支架组装进度

3.3.1 组装间优化前示意图：

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此组装间采用4.0m工字钢梁配合3.5m工字钢腿梯形棚子支护，组装间长7.2m，宽3.6m，高3.4m。梯形棚子架设需投入工程量大，职工作业安全系数低，且作业程序繁琐。组装间下使用3m木大梁配合3.15m单体柱打托棚加强支护。组装间设6台5T手动葫芦进行液压支架的组装工作。当液压支架前梁进入组装间后，使用手动葫芦将其起吊，待液压支架底座进入组装间，在进行液压支架的组装工作。待液压支架组装完成后，然后使用手动葫芦起吊，进行液压支架换车装车工作。

这种作业方式：①人员投入多，职工劳动强度大；②起吊、组装液压支架工序繁琐，起吊组装进度缓慢；③组装间投入工程量大，时间多；④职工作业安全系数低，手动起吊、换车时易出现安全事故。

3.3.2 组装间优化后示意图（如下图）：

此组装间采用两根7.2m工字钢梁配合锚杆支护，锚杆使用u型卡对工字钢梁进行连接，工字钢梁间距2.4m，每根工字钢梁下均匀打设8根3.15m单体柱进行加强支护。组装间设4台5T手动葫芦、4台液压千斤顶进行液压支架的组装工作。4台5T手动葫芦、4台液压千斤顶对称架设，间距均2.6m。

当液压支架前梁进入组装间后，使用5T手动葫芦将其起吊，待液压支架底座进入组装间，再进行液压支架的组装工作。待液压支架组装完成后，使用液压千斤顶对整体支架进行起吊，进行液压支架换车装车工作。

这种作业方式：①人员投入少，职工劳动强度降低； ②起吊、组装液压支架工序操作简单，杜绝了来回更换手动葫芦组装、起吊换车工作，减少了施工工序，很大程度的提高了安装效率；③组装间工程量小，施工简单，支护强度效果好，投入人员、时间少；④职工作业安全系数高，杜绝了人员在组装支架时在支架下方滞留时间过长的问题，不易出现安全事故。⑤该组装间技术操作方便，使用简单，技术性强，且又能安全快速对液压支架进行组装，具有很好的经济和社会效益。

3.4 优化劳动组织，科学分配，加快安装进度，提高工效

3.4.1 劳动组织优化前、后对照表（每班）

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3.4.2 优化劳动组织，及时调整工作岗位，人尽其能。对于优化后节省下的人员，根据每位职工的专长、特点等安排到合适的工作岗位中去，使每名职工都能够发挥最大作用。

4 取得的经济效益

该项目在己16.17-23010安装工作面的成功实施。作业形式优化前，工作面每班安装2架，计划31天完成，经过作业形式的优化，提高到每班6架，20天完成安装，比计划提前11天。该项目顺利实施为四矿每年共创造直接经济效益约2172.175万元。

5 结束语

该技术属于自主研发从未应用，该项目的实施，可填补该项技术在矿井同等条件下的安装技术空白。并取得在矿井同等条件下组装、安装大吨位支架每小班6架的好成绩，创全省在同等条件下的最高记录。

参考文献：

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[2]芦海涛，梁文超，郑军委.阶状断面和组合锚杆在开双切眼中的研究应用[J].价值工程，2013（22）.

[3]周卫东.极复杂条件综采面切眼大吨位液压支架安装技术[J].煤矿开采，2010（04）.