大采高综采工作面快速安装工艺研究

李国友

（中煤新集能源股份有限公司 板集煤矿，安徽 利辛 236744）

1 概况

（1）工作面情况。中煤阜阳矿业有限公司设计年产量5Mt，该矿121304工作面切眼位于西翼13-1采区内，采用综放工艺，回采的13-1煤层直接顶主要为泥岩层和细砂岩层，泥岩层裂隙发育，局部较松软，煤层厚约4.5m，煤层倾角3～10°，此工作面为刀把工作面。工作面设备明细见表1。

（2）巷道及切眼布置。121304工作面风巷长972m（里切眼中到停采线），机巷长937m（里切眼中到停采线），切眼长度为两巷中对中350m，里切眼254m，外切眼96m，两切眼联巷281m，切眼最大坡度11°，最小坡度6°。风机巷均锚网索联合支护。

工作面安装ZZ13000/27/60D型号的支架需要切眼净宽9.5 m（设计切眼掘进宽度5.0m，刷扩宽度4.5m），净高4.8m，断面45.6m2，如此大的断面对于支护来说是非常困难的，特别是阜阳矿业有限公司属于千米深井开采，地压大，大断面巷道施工将是需要首要解决的难题。

2 工作面切眼刷扩技术

经研究，采取合理的支护方式，同时进行切眼刷扩与综采设备安装工作，不但保证了安装工期与施工进度，而且解决了支护困难问题。先使用综掘机在切眼进行刷扩，刷扩到40m时开始安装支架。

（1）出货系统选择。刷扩过程中需要将综掘机刷扩煤运出工作面，同时工作面里面出货系统还不能影响工作面支架、运输机的安装。根据现场实践，工作面刷扩出货采用40T链板机在刷扩后30m范围内将运输机适当向煤壁侧弯曲，弯曲后切眼空间能够满足安装支架和运输机的需要。链板机及运输机安装示意见图1。

（2）刷扩期间支护。工作面刷扩采用锚网索+M钢带联合支护方式，即采用锚杆、锚网、钢带、锚索+M型钢带（纵向铺设）支护方式，锚网采用单层网。帮部采用锚杆支护，顶板采用锚索支护。根据实践经验，工作面刷扩期间刷扩迎头距离安装支架之间距离控制在30～40m之间，刷扩与安装支架之间不会相互影响，同时30～40m距离可以保证40T链板机能够在设备弯曲程度范围内向煤壁侧挪移。由于切眼刷扩后断面较大，在安装支架与刷扩迎头支架打设一个木垛支护顶板。

图1 工作面出货系统布置图

3 支架运输

3.1 运输设备的选择

采用单轨吊运输方式运输支架。

3.2 巷道高度的确定

为便于支架安装时的顶板控制，同时方便在切眼的单轨吊运输支架，设计切眼掘进宽度5.0m，刷扩宽度4.5m，切眼高度的确定参照如下公式：

H=（L+S）×γ=（2.8+1.4）×1.2=5.0m

其中：

H-末采采高及撤架通道高度，m；

L-支架最低高度，取2.8m（端头支架）；

S-单轨吊高度，取1.4m；

γ-安全系数，取1.2。

经计算，设计切眼高度不低于5.0m。

3.3 单轨吊参数及校核

运输解体支架采用八驱单轨吊，运输整体支架采用十驱单轨吊，单轨吊参数见表2，工作面设备解体后重量明细见表3。经验算，单轨吊机车牵引力、单轨吊轨道承载能力与单轨吊连接件承载能力均满足需要。

表2 单轨吊参数表

表3 综采设备分解后重量明细

4 支架组装

传统的支架组装工艺采用风动葫芦组装，操作繁杂，且不能充分利用解体间车场。采用液压支架组装装置简化的解体工艺。液压支架组装装置为框架结构（见图2），由底座、支撑缸、支撑缸套筒、跑车架、跑车构成。跑车架由四根横梁、四组支撑缸套筒通过销轴、小斜拉撑连接而成。支撑缸活柱插入支撑缸套筒，外缸坐入底座，并通过两边的大斜拉撑形成整体框架。

图2 液压支架组装装置示意图

跑车为两半结构，通过四块连接板、若干螺栓、螺母连成整体，跑车含四件行走轮，整体坐于跑车架上方，通过两根控制油缸实现跑车的左右移动。跑车上含四组上层控制油缸，两组下层控制油缸及六组固定链轮座。其中上层控制油缸由两根ZZ7600伸缩千斤顶改制后串联而成，由其驱动链轮（其中链轮轴两端安装有自润滑轴套）在预定轨道中行走，以控制起吊链的升降。下层控制油缸（对应轨道上安装有自润滑滑板）也是由一根ZZ7600伸缩千斤顶改制而成，该油缸的作用是调节两组起吊链之间的距离，以适应不同的起吊要求。每组固定链轮座分别对应不同的起吊链位置，可根据实际使用情况进行选择。支撑缸由ZZ9200立柱改制而成，二级行程作废，即活柱伸出来后将不能收回。

4.1 流水线组装支架

由于组装支架工序繁琐，需要将组装支架工序分解形成流水线作业。

由于安装支架四个立柱所需要的高度不高，在组装间车场位置的高度足够组装四个立柱高度，因此在吊装硐室前大约10m位置组装四个立柱，采用两个10T的风动葫芦组装四个立柱，然后利用车场的小8T绞车导入吊装间支架起组装置下方，再利用支架起组装置组装支架。

4.2 使用液压支架组装装置组装支架

采用液压支架组装装置能够充分利用组装间地轨主道、副道，将底座放在主道上，需要组装的尾梁、前梁等放在副道上，通过支架组装装置将立柱、尾梁、前梁按照组装先后顺序吊到底座上组装，避免了使用风动葫芦反复使用慢绞倒车的现象，提高了组装效率。

4.3 支架组装工序

组装前准备（检查设备完好情况、准备专用工具等）→在吊装硐室前使用风动葫芦将四个立柱组装→将组装好立柱的支架底座平板车用小8T绞车导入吊装间支架组装装置下方→操作控制阀将放在副道上的支架尾梁和顶梁吊到主道上组装→组装各种支架管路→使用小8T绞车导入单轨吊起吊平台。支架组装流程示意见图3。

图3 支架组装流程示意图

5 结语

121304综采工作面采用切眼刷扩与设备安装同步化、单轨吊运输支架、流水线组装支架、使用支架组装装置组装支架，提高了劳动效率，使得千米深井大采高工作面设备快速安装得以实现。