大采高综采面切眼扩帮成巷及支架安装一体化技术应用

张建中

（冀中能源股份有限公司 东庞矿，河北 邢台 054201）

1 概况

冀中能源股份有限公司东庞矿位于河北省邢台市内丘县境内，是冀中能源股份有限公司的大型现代化主力矿井。面对严峻的煤炭工业经济形势，过去企业以“增量增收”为主的发展思路，显然已经不能适应当前的发展环境了，这就要求企业更多地向“提质增效，降本增效”等方面发展。随着工作面回采推进速度进的加快，要求综采工作面接续时间也越来越短，搬家时间越长，造成的非生产性的损失就越大。因此缩短综采工作面设备搬家时间、提高采区接续率和综采设备开机率是现代化矿井必须面对的问题之一。以东庞矿2 号煤12 采区大采高工作面开采及生产衔接为研究背景，结合东庞矿2 号煤层具体地质情况及开采工艺现状，研究复杂厚煤层大采高工作面集约化开采与快速接替技术与工艺，针对该矿6.5 m 大采高综采工作面快速搬家的特点，运用理论分析、数值计算、实验室试验、现场测试等手段，研究开发了开切巷扩安一体化工艺，并提出了相应的施工方法。

2 扩安一体化措施

2.1 工作面准备及设备

（1） 将工作面切眼贯通1 条宽5.5 m、高4.0 m 的巷道，同时在靠皮带巷侧开宽4.0 m、长20 m的组装硐室。

（2） 回采煤帮侧安装1 部SGZ1250/2×1000型刮板输送机用于切眼扩帮出煤。

（3） 将滑移式临时支护装置、煤矿用挖掘式装载机运至组装硐室内组装。

（4） 铺设液压支架调移装置专用模块轨道1套，型号为1.5 m 轨距/38 kg×1.75 m/节，安装位置为SGZ1250 刮板机后部。

（5） 安装液压支架调移装置1 套，包括载物装置（以下称安装叉车） 和移动装置（以下称电牵引车），型号TYA-800，安装位置为21221 综采工作面切眼机尾。

（6） 安装扩安一体化设备。扩安一体化设备分为两部分，即滑移式临时支护装置，型号ZLH2X600/29/41(42/52)和煤矿用挖掘式装载机，型号ZWY-80/60H，掘进135 kW，含横向搭接溜子。扩安一体化设备如图1 所示。

图1 扩安一体化设备Fig.1 Integrated security expansion equipment

滑移式临时支护装置形式为两列式，每列分别由两根立柱支撑，支架顶部为棚式顶梁，配备可伸缩探梁，增加支护面积。挖掘式装载机位于滑移支架中部位置。整套扩安设备布置在切眼的组装硐室内，如图2 所示。

图2 东庞矿扩帮安装巷道准备示意Fig.2 Preparation schematic diagram of roadway for expanding and installing in Dongpang Mine

2.2 扩安一体化工作流程

（1） 支架从轨道巷整架运至切眼机尾安装叉车上，再使用电牵引车牵引安装叉车运至工作面机头处，依次将2 架端头支架、5 架中间支架安装就位。

（2） 开动综掘机切割煤壁掘进2 m 左右，并使用炮头将截割下来煤炭装到可旋转小溜子的机尾上，同时开动小溜子将煤炭运输到工作面的运输机上，再运输到顺槽转载机、皮带机上运走。

（3） 滑移支架降架，向前移动1 个步距（1.75 m），升架，伸缩梁打出支护顶板。

（4） 将小溜子旋转90°与工作面切眼平行，用起吊车将其放置在刮板机上，然后使用电牵引安装叉车将支架安装就位，升支架支撑顶板，即一组支架安装完成。

（5） 综掘机向前推移1 个步距，同时将滑移临时支架向前推移1 个步距。

（6） 运输下一组支架，然后将小溜子沿着运输机向机头方向移动1 个步距，并旋转90°使机尾接近煤壁。

（7） 继续开动综掘机截割煤壁，开始下一个循环的工作。

如此循环将支架安装完毕，同时扩帮工作完成，如图3 所示。

图3 扩安一体化工作Fig.3 Integration of security expansion

3 实践效果

东庞矿开发了开切巷扩安掘进机，减少了开切巷的准备时间，降低了支护成本，通过扩帮提高了工作面采空区侧呆滞资源回收率。项目在东庞矿进行了成功应用，工作面搬家与初采实践证明，开切巷扩安一体化工艺不但实现了6.5 m 大采高液压支架的快速搬运与安装，还成功避免了大采高工作面采空区顶板的大面积悬露，有利于顶板控制和瓦斯防治，取得了良好的技术效果和经济效益。

3.1 社会效益

3.1.1 提高了煤炭资源回收率

传统工艺一次掘进整个切眼宽度没有采用支护装置，不仅危险，而且由于液压支架的安装，整个切眼上方的煤层无法开采，造成了资源浪费。此次项目提供一种综采工作面切眼同步扩帮安装方法，可通过放顶的方法，开采扩帮部分上方的煤层，提高了煤炭回收率，节约了资源。

3.1.2 优化了劳动力和设备资源的配置

实现了工作面安装过程中扩帮与支架就位平行作业，减少了扩帮区域顶板支护工序，降低工人劳动强度，保障了工人安全。缩短综采工作面设备搬家时间，保证了液压支架搬运安全，提高采区接续率和综采设备开机率。

3.1.3 提供了现场采掘的理论依据

研究了开切眼扩安一体化后采空区顶板的矿压显现规律，对比新、老工艺在不同推进距离时的采空区顶板矿压显现规律，准确地掌握了扩安一体化开采时工作面在回采过程中的采空区顶板应力分布情况，对现场采掘提供依据。

3.2 经济效益

（1） 高架综采工作面安装、扩帮就位支架103 架，切眼长度为174 m，采用扩安一体工艺较原工艺节省时间30 d。

（2） 新工艺平均每米节约顶锚杆8.75 套、顶锚索0.83 套。按矿井现行人工定额及材料费，每米节约费用1000 元，可节约支护成本17.4 万元。采用传统扩按工艺，安装时所需切眼跨度大，扩帮完成后需在切眼内加打两道单体铰接顶梁加强支护，需打单体348 根，单体按1600 元/根计，可节约单体购置费用55.68 万元。

（3） 工作面扩老塘侧4 m，可多回收资源0.7万t，原煤按700 元/t，可新增收入490 万元。

（4） 工作面切眼安装、扩帮实现平行作业，改进后扩帮每班10 人、切眼铺道每班5 人，可节约人工720 人；打单体支护顶板每班5 人，需支护348 根，可节约人工128 人。节省人工成本22.596万元。

产生经济效益合计585.676 万元。

4 结语

以冀中能源股份有限公司东庞矿2 号煤12 采区大采高工作面开采及生产衔接为研究背景，结合东庞矿2 号煤层具体地质情况及开采工艺现状，通过对以前高架面搬家经验的总结，进一步优化传统综采面回撤工艺、轨道运输方式、装车平台、双轨交叉运输系统，同时在工作面安装过程中，采用配备推移式扩帮支护支架的扩安一体机进行切眼扩帮，实现扩切眼与支架安装同步施工，并应用采区集中供液系统，缩短综采工作面设备搬家时间提高采区接续率和综采设备开机率。通过理论分析计算以及现场实测等手段，研究了复杂厚煤层大采高工作面安全高效一体化扩安工艺技术，为解决矿井综采设备安装工作受具体矿井生产系统条件限制的情况，提出实现快速安装的技术途径，针对回撤工艺、运输路线、设备拆除次序以及新工作面支架安装等问题给出了实施方案，并总结出类似条件下矿井大采高综采工作面安装经验。