小煤柱条件顺序开采下整体支架运输设计优化

吕纯涛　逄旭

摘 要：本文为小煤柱条件顺序开采下整体支架运输设计优化，分析了41103工作面地质概况、工序、支架整体运输路线概况、支架整体及设备运输路线并提出相应方案。

关键词：小煤柱；开采；整体支架

中图分类号： TD82 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-196-2

1 项目前提介绍

1.1 立项背景

综放工作面设备注销及安装期间，支架运输是关键工序，其搬运时间占工作面全部设备布置时间的80%以上，另外安全问题与工作面的地质状况有着密切关系，是能否顺利安装回采工作面的关键技术。

我矿回采巷道设计要求沿4-1煤层底板布置，已安装过41101面、41105面、41110面、41111面及41110外面，以上工作面的支架运输路线虽经过优化，对于重达22t的支架，整体运输造成很大的困难，运输线路长，增添很多安全以及用工过多上的不利因素。鉴于此，对41103面安装期间的支架整体运输及运输环节进行分析，以便为今后制定采煤工作面运输方案提供依据。

1.2 主要研究内容

本项目针对我矿北翼煤层总体呈“西低东高”的趋势，受地质构造影响，41102、41103工作面两巷坡度波浪起伏较大，因运输距离远、运输环节多、人员投入多、设备体积大以及搬家时间长等诸多不利因素影响，给工作面搬家造成了极大困难。通过对绞车布置进行反复优化，制定详细规划，重视主体工程，同时对附属工程进行了系统详细的安排，有效地保证了系统的完整性，在工作面相邻两巷布置联络巷，有效保证了支架运输安全，为以后回采工作面安装运输路线优化提供了可靠的科学依据。

1.3 项目创新点

①根据分析支架的参数，合理优化运输路线。

②经过反复验算校核、采用二维Auto CAD模拟与技术论证，本着技术可行、经济合理、安全可靠的原则确定最佳运输设备布置方案。

③通过技术论证分析，省略了诸多运输环节。

④优化运输环节，减少岗位工的投入。

⑤根据巷道运输路线过长的情况，减少工作面搬家时间，提高了工作面安装进度。

2 概况

2.1 41103工作面地质概况

工作面地质构造复杂，从工作面巷道掘进期间揭露情况来看，工作面回风巷侧存在向斜，受向斜影响，东翼煤层倾角较大，最大11°，向斜在工作面内消失。工作面回采过程中将揭露以下断层：通过运输巷揭露落差1.6m、0.5m的F1、F2正断层， 通过回风巷揭露落差1.0m、0.3m的F3、F4断层，另外工作面内还可能存在其他些隐伏小断层，断层对工作面回采有一定影响（图1）。

2.2 工序、支架整体运输路线概况

针对工作面的地质情况，综合考虑到设备运输与41103回风巷的巷道实际情况，对运输影响因素逐项进行研究分析，最终确定运输支架自41102运输巷通过安撤面联络巷及41103回风巷运至工作面，整个工作面其余设备以及电缆等从41102运输巷及北翼轨道大巷里段运至工作面的方案。

41103工作面支架及设备于8月12日形成安面空间，8月13开始进行正式工作面支架运输安装，到9月12日早班结束，安装工期为30天。支架运输工程主要分五个阶段完成，第一阶段：前期准备阶段：41103回风巷运输设备就位安装、运输线路道况及安全设施整改；第二阶段：支架空间准备阶段；第三阶段：整体支架及破碎机运输阶段；第四阶段：支架整体安装阶段；第五阶段：两巷超前支护、安装皮带运输机及收尾阶段。

2.3 支架整体及设备运输路线

所有设备运输路线：

工作面设备：41102面前后部溜子、采煤机、转载机及支架→支架装车硐室→41103回风巷→41103切眼。

运输巷设备：41102面变电列车、皮带机→41102运输巷→北翼轨道大巷里段→41102运输巷，其中：在8月25日41103切眼进前部溜槽之前，破碎机经41103回风巷及切眼运至运输巷。

3 运输路线方案比较

按照以往工作面搬家路线，41102面设备需从41102运输巷运至41103工作面，上述该方案投入人力物力太大不予考虑。我矿技术人员根据41102运输巷与41103回风巷实际标高及两巷间距为6m的情况，在41102面未回采至停采线前，施工了一个41103面装车硐室，将运输路线进行了优化，使运输路线具有了科学性，可操作性、经济性。现将设备运输有、无该联络巷情况下，运输方案比较如下：

3.1 方案Ⅰ

41102面回采设备自装车硐室回撤运输路线为：41102面→装车硐室→41103回风巷→41103切眼。见图2。

3.2 方案Ⅱ

41102面回采设备自41102回风巷回撤运输路线为：41102面→41102回风巷→41103回风联络巷→41103回风巷→41103回风巷→41103切眼。见图3。

3.3 方案对比

通过以上分析，从多方面考虑，东翼回风大巷煤炭运输系统最终是要从新主井运输系统提升至地面的，以上两个方案对比情况见表1。

4 结论

4.1 支架及设备运输效果评价

41103工作面是我矿第八个接续综放工作面，工作面长度135m，推进度380m，煤层厚度约10.5m，布置支架92架，工作面储量65万吨，使用ZF6400/20/32型支架及配套设备回采。

安装前后历时30天时间，于9月12日安全、顺利、保质保量完成。

4.2 安装规划细致到位

本次支架运输及安装不但重视主体工程，也非常重视附属工程的施工，对附属工程进行了系统的安排，有效地保证了系统的完整性，保证了工作面整体安装的安全。

①设备配件的准备：机电科和供应科要做好各种设备配件准备，提前全面排查，准备到位。

②搬家措施的准备：撤面、安面、运输及单项安装措施准备到位。

③停面空间的准备：综放队采用纤维网铺设撤面空间，要本着对高度负责的态度，按照措施要求，创造出适合纤维网铺设的停面空间，尤其是面前顶底板的平整度，防止了设备注销过程中出现问题。

4.3 运输环节优化效益分析

通过提前研究，充分考虑，优化工作面运输路线，确保了41102面顺利撤除及41103面高效安装，为我矿原煤产量指标的完成提供了有力保障，节省人力投入，提高了安全性，具体效果分析如下：

①41103面采用第一方案节省了岗位工8人/班，人均月工资按照5000元计算，本次安装工作面较采用第二方案节省工人工资240万元。

②因运输环节的减少，按正常运输空间提前完成安撤时间如下；

41102回风巷及41103回风联络巷每次提升循环时间为：T次=[（L×2÷V）+（4×30÷0.5×V）+600]÷60=23min

每班提升数为：n班=8×60×4÷T×0.2=16（车）

n天= n班×天数=42（车）

（注：每班8小时、每天2班正常计算）

41102面设备装车数共计约165车，这两个运输段投入使用的话，会致使41102撤面及41103工作面安装时间滞后约4天。由此可见，41102面撤除、41103面安装工程采用装车硐室的设计节约了安撤面时间。