大倾角中厚煤层综采工作面安装工艺与安全管理实践

袁兴禄

摘 要：大倾角中厚煤层综采工作面不但倾角较大，而且设备体积大、质量大，在设备安装和安全管理方面均有较大的难度。以南桐煤矿7403下段工作面综采设备的安装情况为例，在安装工艺和安全管理方面总结出一套有针对性的解决方法，以期为相似工作面的安装提供参考和借鉴。

关键词：综采工作面；设备安装；安全管理；安装工艺

中图分类号：TD823.21 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.104

随着煤矿机械化、自动化、智能化和信息化建设的不断推进，西南地区大倾角中厚煤层条件下的综合机械化采煤设备被广泛应用。在具体工作中，不仅大倾角综采工作面与近水平工作面的倾角比较大，而且中厚煤层的综采设备与薄煤层相比，体积、质量都很大，在设备安装和安全管理方面也有较大的难度。如果不采取有效的措施，极易发生提升运输、设备下滑和人身伤害等事故。因此，总结、研究大倾角条件下综采设备的安装工艺和安全管理情况，对保障矿井安全生产，充分体现大倾角综采高产、高效的优势有十分重要的意义。

1 工作面概况

1.1 地质情况

7403N下段工作面是该矿首个大倾角中厚煤层综采工作面。工作面位于该矿北翼三采区，上部7403N上段、南面7403S下段均回采完毕。该面布置走向长414 m，倾斜长187 m，煤层厚度1.4～4.2 m，倾角36°～40°。

1.2 安装切眼概况

7403N下段工作面安装切眼为矩形断面，掘进方式为跟顶掘进，成型方式为部分成巷然后进行刷巷成型。开切眼的参数为6 000 mm×2 500 mm（宽×高），支护方式为锚杆、锚索、单体液压支柱支护。

1.3 设备选型情况

液压支架为ZQY4000/15/37型，115架；运输机为SGZ-730/320型，1架；采煤机为MG250/630-AWD（1.14 kV），1台。

2 绞车提升能力和钢绳安全系数验算

2.1 校核绞车提升能力

在工作面切眼上口布置安装硐室（宽4.0 m×深6.0 m×高2.0 m），安装2台JSDB-16型双速绞车，绞车基础采用锚杆、地锚和单体液压支柱固定，在切眼安装提升支架和设备时使用。绞车牵引力F为280 000 N，配用6×7FC-Φ28的钢绳，破断拉力P为509 000 N，则绞车受到的最大拉力为：

Fmax=M（sinα+f1cosα）g+qLg（sinα+f2cosα）. （1）

式（1）中：Fmax为绞车所受最大拉力，N；M为提升最大质量，取15 100 kg（液压支架14 000 kg，平板车1 100 kg）；g为重力加速度，9.8 N/kg；q为钢绳每米质量，取2.83 kg/m；L为钢绳长度，取170 m；α为切眼倾角，取36°；f1为平板车阻力系数，取0.01；f2为钢绳阻力系数，取 0.2.

将相关数值代入式（1）中可得：Fmax=91 711 N。

因为Fmax=91 711 N

2.2 校核钢绳安全系数

钢绳的安全系数为：

Ma=P/Fmax. （2）

式（2）中：Ma为钢绳的安全系数；P为钢绳破断拉力，509 000 N；Fmax为绞车所受最大拉力，N。

将相关数值代入式（2）中可得：Ma=509 000/91 711=5.5.

由于同时采用两台绞车提升，两根钢绳型号相同，钢绳安全系数为2×5.5>6.5，所以，钢绳安全系数满足要求。

3 安装工艺

3.1 安装顺序

在安装第一架排头支架前，先将运输机机头架下放到煤壁超前排固定好，待安装好3架排头架后即可安装机头架。同时，利用支架平板车下放运输机中部槽与支架同步安装，并保证超前支架中有2块中部槽。当支架安装到距上出口15～20 m处时，停止安装，待采煤机安装完成后，再安装剩下的支架和运输机机尾部分，并敷设刮板和圆环链。工作面设备安装布置情况如图1所示。

3.2 支架安装

在安装支架时，要注意以下几点：①支架自下而上逐架安装，安装顺序为，支架运至切眼上口→下放到位后→卸车→旋转调正→升架达到初撑力→打开侧护板。②支架转运到工作面切眼上口组装完毕后，将2#绞车钢绳与平板车前端连接，1#绞车钢绳通过730运输机链条、25T卸扣配合与支架底座、前探梁前端连接。支架采用竖放方式，方向为前探梁向上，底座向下。③将平板车推至切眼上口处，1#、2#绞车松绳，下放支架，1#绞车控制支架下放速度，2#绞车钢绳稳固平板车，作为保险绳使用。④用1#绞车把支架下放到距安装点3 m的位置（2#绞车同步松绳），收紧1#绞车钢绳，放松2#绞车钢绳，卸去支架与平板车M30的联接螺栓和绳扣，并收紧2#绞车钢绳，松1#绞车钢绳使平板车与支架分离，并用1#绞车将支架下放至安装位置。⑤用链条或绳扣把平板车固定在上方轨道上，防止下滑，拆除2#绞车钢绳与平板车的连接装置，将2#绞车钢绳与支架前探梁用730运输机链条、25T卸扣可靠连接，并收紧2#绞车钢绳。采用片阀引出的方式远距离（大于3 m）控制支架，支架顶梁距离顶板不得大于200 mm。⑥拆除1#绞车钢绳，将其通过导向滑轮与支架前探梁尾部连接，拖拉支架使其尾部平行贴近于南帮。同时，2#绞车钢绳下放，2台绞车相互配合将支架由南向北旋转调正。在调向过程中，可以使用单体液压支柱推、抵支架底座辅助调向。支架调向过程如图2所示。⑦支架调正且垂直于煤壁后，远距离控制升起支架达到初撑力（待支架安装完后再改为邻架操作），并打开支架侧护板，撤除1#、2#绞车钢绳。

3.3 运输机安装

在安装运输机时，要注意以下几点：①运输机的安装顺序为，机头部（下）→机头过渡槽→中部槽→机尾过渡槽→机头部（上）→刮板链→收链→试车。②在此过程中，要先将运输机机头架用绳扣在专用平板车上捆绑牢固，用1#绞车钢绳连接平板车，2#绞车钢绳用Φ18.5 mm绳扣或40T链条连接在机头架上作副绳，沿切眼轨道下放到安装地点。当机头架下放至距安装点3 m时，收紧2#钢绳，放松1#钢绳，卸去机头架与平板车的捆绑绳扣，用1#钢绳把平板车向上拉，使之与机头架分离，然后用链子或绳扣把平板车固定在上方轨道上，防止下滑，之后再用1#钢绳绕过下方安装在支架上的导向滑轮上，把溜子机头架拉到安装点调正，并与1#排头支架推溜杆相连接。运输机中部槽、机尾架的安装方法同上。运输机运输安装过程如图3所示。③运输机中部槽先延伸至切眼上口平巷段5～10 m，待采煤机安装完后再缩撤至机尾架安装位置，然后安装机尾架、减速器和电机，并敷设刮板链。在安装面槽刮板链时，将刮板链卡在机尾链轮上，点动链轮带动刮板链。在安装底槽刮板链时，点动机尾链轮将面槽刮板链反向灌入底槽。但是，在操作时，要注意配合使用好刹车。

3.4 采煤机安装

在安装采煤机时，要注意以下几点：①安装顺序为，右牵引部→电控箱和调高泵箱→左牵引部→→右摇臂→左摇臂→右滚筒→左滚筒→附属装置。②采煤机井下运输分解为五段，即右牵引部、电控箱、调高泵箱、左牵引部、左右摇臂。 ③将左右摇臂和滚筒下放至机窝固定好，机窝距切眼上口15 m，斜长15 m，宽1.4 m，高2 m。④在切眼上口平巷段将右牵引部、电控箱、调高泵箱、左牵引部用4条液压拉杠和高强度螺栓联结成一个刚性整体，通过导向滑行装置固定在运输机销轨和铲煤板上。接通电源后，机身通过自身行走机构沿运输机下行至安装位置固定好。⑤将左右摇臂分别与机身铰接，左右摇臂的小支臂耳与调高油缸活塞杆铰接。⑥将油管、水管与千斤顶和有关部位接通，并接通电源、水源等。⑦将左右2个滚筒分别安装到摇臂上，并安装附属装置。⑧采煤机安装结束后要全面检查，加足各部位油脂、上齐截齿、完善喷雾冷却系统后即可试运转。

4 安全管理

4.1 防止人员伤害措施

在工作过程中，防止人员伤害的主要措施有以下几项内容：①大倾角工作面人员站位、上下行走和运料都十分困难，所以，可在安装支架一侧铺设木制人行梯步和护绳，将护绳固定在支护有效的支柱把手上，以防人员摔伤；②在安装设备和支架时，切眼下口要设警戒，禁止人员在下口行走、停留，防止切眼上方大块煤矸和物料下滑伤人；③在运输设备时，切眼内所有人员要避开绳道撤至安全地点，车辆下方和轨道两侧严禁有人。④使用单体液压支柱调架、推抵重物时，要远距离操作，远距离供液，人员要站在支柱崩出时波及不到的地方，防止支柱崩出伤人。

4.2 防止轨道下滑和支架车失稳措施

防止轨道下滑和支架车失稳的措施有以下3项：①切眼内轨道枕木掏底100 mm以上埋设，道枕两端用木板和钉子将道枕连为整体，轨道每隔15 m用2根Φ9.3 mm钢绳固定在切眼原有支柱上，以防枕木和轨道下滑。②在上切眼口设计、制作双液压缸起吊工具，液压缸用专用锚杆或锚索固定，用2个换向阀分别控制，以便平衡调整起吊设备的重心和高度。起吊中心应与铁道中心重合。③设计、制作支架运输专用平板车，在平板车四角各加工1个Φ30螺孔用以固定支架。支架使用专用平板车整体装车吊装时，要确保支架重心与平板车重心重合，防止发生偏载失稳的情况。

4.3 防止设备下滑措施

防止设备下滑主要可以采取以下措施：①在安装第一架支架时，切眼要在离切眼下口以上3 m处打2个大底座或双排密集单体支柱，防止支架下滑或倒架。在支架安装结束后，将机头前3台支架的底座前后各安装1个防倒、防滑千斤顶，并将其连成一体。对于工作面的其他部位，每隔15架上方相邻3台支架也安设防倒、防滑千斤顶，同样连接为一体。②在安装输送机时，每安装8节溜槽向上斜顶1根单体支柱，同时，在机头位置顶着机巷下帮横打2根单体支柱向上顶机头，防止机头下窜。输送机主要是利用安装于支架底座推溜杆下方的防滑千斤顶防滑。③在安装采煤机时，要在导向滑靴下侧的齿轨销之间插上停机插销，防止其下滑。

参考文献

[1]冯金战，杨俊青，张中福.大倾角综采工作面安装技术与安全管理[J].煤矿现代化，2004（6）.

[2]郭海明.大倾角综采工作面安装技术实践[J].能源与节能，2014（3）.

〔编辑：白洁〕