综采面连续减架及对接技术

彭俊水

(冀中能源股份有限公司显德汪矿，河北邢台054103)

为了提高煤炭资源采出率，有时将工作面切眼布置在地质构造带附近，如断层、陷落柱、岩浆侵入地段等，整个工作面呈刀把状，不等长，需要在回采过程中续减支架或者进行切眼对接。随着矿井煤炭资源的逐渐减少，管理层面节约意识也不断增强，通过技术创新采用非常规面布置回采不规则煤柱也是矿井资源有效利用的体现［1－3］。显德汪矿1196工作面就是一个典型的刀把工作面，通过加强现场管理，采用先连续缩溜减架，后切眼对接的技术，实现了不规则工作面的安全高效回采。

1 工作面概况

1.1 工作面地质情况

显德汪矿隶属于冀中能源股份公司，年生产能力1.7Mt。1196工作面主采9号煤，煤层较稳定，但结构复杂，含1～7层夹矸，灰分较高，并富含黄铁矿，大部分为粉粒状，少量有块煤。煤层厚度为3.20～4.91m，平均3.85m。倾角9～18°，平均13°。直接顶为粉砂岩，局部夹薄层炭质泥岩，厚度0～2.30m，均厚1.15m;基本顶为粉细砂岩互层，较硬，厚度7.30～10.50m，均厚8.90m;底板为铝土质泥岩，遇水变软，厚度0～5.6m，均厚2.8m。

1.2 工作面布置及生产情况

1196工作面巷道布置如图1所示。在1196运输巷掘进过程中揭露了 f1196－3断层，断层落差达17m，由于9号煤受底板奥灰水的威胁，为了安全起见，后退施工了1196对接巷。1196运输巷也沿断层继续掘进，这样就形成了刀把工作面。工作面切眼实体煤帮斜长83.7m，安装支架57架。由工作面切眼开始等长推进40m到达X位置变为梯形布置，需要连续撤减支架，推至Y位置工作面长度最短，为26.8m，剩余支架19架。撤出的38架在对接巷处重新安装等待对接。

图1 1196工作面刀把式对接平面布置

工作面对接之前，由于需要在运输巷进行连续的缩溜撤架作业，因此由运料巷出煤，运输巷运料。对接完成之后，由运输巷出煤，运料巷运料。

工作面主要设备如表1所示。

表1 1196工作面主要设备

2 工作面减架技术

2.1 工作面机尾缩溜

夜班出最后1刀煤时，机尾8架支架不拉，保证早班缩溜时的工作空间。早班接班后，从工作面机尾第3块抬高槽相邻的天窗槽开始往上，当班缩溜数量视当班机尾长度而定。施工顺序为:

(1)把输送机中的煤矸拉净并继续空转2～3圈，确保无底煤，将第1架到第8架液压支架推移与工作面刮板输送机连接头摘开，然后进行掐链作业。

(2)启动工作面输送机，使用慢速把调整链或接链环开至机尾3m左右停车，停电并闭锁。

(3)在工作面溜槽内使用2根单体液压支柱紧链，支柱的一端分别打在调整链或者短环两端的刮板上，另一端分别打在支架的顶梁凹洼处。2根支柱均使用14号铁丝栓在支架顶梁上，远距离操作，缓慢送液，直到可以掐链为止。

(4)链条掐开后，将支柱卸载抬出，机尾段链条从链轮上取下后，再将要缩短的溜槽上的电缆架、8字环、齿轨等小件拆除，在指定位置码放整齐，以便回收。

(5)使用机尾绞车配合将抬高槽和机尾大架往下拉出一定空间后，将底链处连接环掐断。再利用机尾绞车配合5t滑轮将缩出的中部槽拉出工作面，并运到指定位置码放好，等待装车回收。

(6)使用单体液压支柱、绞车配合滑轮，将该机尾部与上部溜槽对接后，将机尾段链条放在链轮上，将短环接上后，使用单体液压支柱配合进行紧链。

集果装置由伞形集果筒、搭扣、合页等组成，伞形集果筒共有4个落果端口，位于集果筒底部，通过对红枣树枝几何拓扑结构的统计分析[12]，确定集果筒高度为850 mm，顶面直径1 200 mm，底面直径240 mm。设计伞形集果筒如图5所示。

(7)紧链完毕后，将溜槽的8字环、齿轨、电缆架恢复，并试运转。

2.2 工作面出架

缩溜完成后进行出架作业，施工工艺为:

(1)使用专用大钩钩住支架底座，然后使用大链与绞车钩头固定。大链必须配锚兰并且要穿螺栓紧固。

(2)利用运输巷安设的出架专用绞车，将已经完全位于巷中的支架拉成顺巷方向，上出架滑道，运至对接巷安装。

当支架拉出后，在原支架位置挂两道梁，维护好端头。具体要求为:两道梁的单体支柱分布均匀，间距700mm，柱距500mm，且必须垂直地打在实底上 (如果底软，支柱必须穿鞋)，做到迎山有力，初撑力不低于11.4MPa。

如此的缩溜减架作业反复进行，直至工作面推至Y位置，共历时15d，撤出支架38架。整个缩面过程中，出煤、撤架、运架、安装平行不间断作业，共出煤54000t，不仅实现了工作面的连续生产，而且达到了高产高效的目标。与常规的矩形工作面布置相比，如图1中虚线所示，多回收煤炭资源38400t，按吨煤400元计算，创收1536万元。

3 工作面对接技术

经过连续出支架工作面剩余支架19架，撤出的38架在对接巷重新安装等待对接，如图2所示。

图2 对接巷支架定位

3.1 对接技术分析

综采面的对接实际上是推进的工作面和对接巷的液压支架和刮板输送机之间的对接，其中主要是支架的对接。通过人为的控制和调整，使得支架在水平、垂直和前后3个方向上实现对接，其中水平方向上支架的对接是关键［4－6］。如果对接后支架在水平方向上间距过大，则架间空顶大容易造成冒落;如果间距小，就有可能出现支架头顶尾的抄袖现象，对生产造成重大影响，是绝对不允许的。

(1)对接水平的控制 利用导向点确定对接巷支架的初始安装位置。由地测科提供的Y位置的剖面图可知，此处工作面斜长26.8m，可安装支架19架，并且可以计算出19号支架外沿距64号导向点的距离为0.5m，而由导向点坐标可以算出，导62和导64点在垂直巷帮方向上的距离为0.5m，如图2所示。因此可以判断工作面推至对接巷位置时，最外侧的19号支架外缘紧贴导62号点。由于支架对接时2个支架之间的水平间距为 (200± 100)mm，这样就可以确定对接巷中的第1架也就是20号支架的位置，进而确定对接巷最里端也就是57号架的位置，如图2所示。

(2)对接高差的控制 对接高差是指对接时2个对接支架及输送机上下之间的错差，即支架之间的顶梁台阶及输送机的起伏。过大的高差不仅会造成顶板岩石的冒漏而且容易损坏设备。为了保证对接时正常的采高高差不大于200mm，由于对接巷的高度为3m，因此2个对接支架的支撑高度以3m为控制基准，最大不得超过3.2m。对接的刮板输送机必须按照对接巷的平均角度13°铺设，以保证刮板输送机平滑过渡，实现刮板输送机对接。

(3)对接支架方位的控制 (前后方向) 对于一般的综采面来说，这个方向决定了对接时支架和输送机的前后边缘是否对齐，可以通过后期支架的调整来实现。

3.2 支架对接工艺

分3段对工作面进行对接［1，6－9］。

(1)粗调阶段 到达Y位置之后，工作面长度较短，且等长推进距离比较短，因此在等长推进段过导62号点在巷道顶板上标一条平行于巷帮的红线并拉一道标绳，绳上每隔5m挂一个垂标。为了便于控制，在该红线两侧200mm处再画两条平行线作为支架方位控制线，如图3所示。在此后的推进过程中，要通过及时调整输送机伪倾斜角度来保证支架位于2条控制线之间，确保顺利对接。

图3 支架方位控制线

垂直方向上，提前绘制了运料巷内导64号点到导62号点的剖面图。分析可知，两点之间巷道起伏不大。根据日常的经验，提前20m左右即可将工作面19号支架和对接巷20号支架的底座调整到同一个高度。

(2)精调阶段 工作面推至距离对接巷20m时，利用单体支柱作为戗柱支架推移输送机，将19号支架与标线的距离控制在+300mm以内。同时，为了避免对接时出现顶梁台阶以及工作面输送机起伏，在对接巷前0～20m范围内由地测科划定巷道的腰线，要求区队回采时机尾支架侧和刮板输送机以腰线为准进行推进，保持支架与输送机垂直，并调整好对接点的回采层位，保证工作面与对接巷出的溜槽平直无卡阻。

(3)正式对接 将要到达对接位置时，提前调采工作面机头，使机头超前，但要保证机尾能割透煤壁。当19号支架到达既定位置时，其外缘与19号支架之间的距离为150mm，高差为120mm，满足了对接要求。此时，及时利用支架伸缩梁千斤顶和推移千斤顶，必要时借助单体支柱调整支架与对接巷的19号支架靠紧，然后随着推进拉出，工作面支架与对接巷支架对齐。

支架对接好后，将对接巷输送机从上往下以此向后拉，保证输送机直立，拉到对接位置时，接着安装与20，21，22，23号支架对应的工作面中部槽、刮板链、齿条和线槽架子等，并与支架的推移千斤顶连接好。完成上述工序后，用单体液压支柱顶靠输送机机尾，下调输送机，直到缝隙完全吻合。开始紧工作面输送机链子，并符合试运转条件。随后根据推移千斤顶与中部槽连接位置的偏差方向，在割煤时采用支架侧护板、底调千斤顶和单体支柱辅助移架加以调整，实现输送机的顺利对接。

由于提前制定好了对接计划，并且准备工作充分，从到达对接位置，到对接完成开始试运转，仅用一个小班约8h。对接结束后，19号架和20号架的水平间距为20mm，输送机对接误差为50mm，前后对齐一致。通过对接工作面长度达到84.5m，共有支架57架，工作面煤炭由运输巷运出，所需的物料由运料巷运达。

4 结论

(1)综采面对接实际上是推进的工作面和对接巷的液压支架和刮板输送机之间的对接，其中主要是支架的对接。通过人为的控制和调整，使得支架在水平、垂直和前后3个方向上实施对接，其中水平方向上支架的对接是关键。

(2)利用缩面减架和工作面对接技术，可以降低综采面对地质条件的要求，减少搬家倒面的次数，解放呆滞煤炭，降低百万吨掘进率，并且对接后经过简单的试运转即可正常回采，实现工作面的连续生产。综采工作面对接的成功，扩大了综采支架的应用范围和适应性。

(3)在以断层或其他地质构造为边界的巷道布置中，必然会出现不规则工作面。采用续减支架或工作面对接等方法可以减少煤炭资源的损失，并且创造可观的经济效益。1196工作面的安全高效回采为相似条件下的不规则煤柱回收提供了借鉴。

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