大埋深高地压矿井扩安一体化工艺方案设计及现场实践

李冬冬 张凯伦 马国行

（兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东 菏泽 274705）

1 概况

赵楼煤矿7303 工作面东距1304 工作面采空区278～290 m，南距规划7305 工作面140～145 m，西距七采区回风巷240 m，北邻7301 工作面采空区（煤柱4.5 m）。工作面面长264.5 m/200 m，平均推进长度995.3 m，切眼为8.8 m 宽大跨度巷道，煤层底板标高-934.6～-962.4 m，工作面大部分位于3 煤层分岔区，分岔区内夹矸为泥岩、粉砂岩。工作面切眼部分揭露3 煤层分岔区，并受F7317、F7318、F7319 三条断层影响，顶板管理存在困难。

7303 为重点接续工作面，受大埋深、高地压、煤层分岔、断层因素影响，顶板及防冲管理困难。采用传统安装工艺，即先导硐、再扩刷、后安装的方式，存在切眼空置时间长、支护强度弱诸多不足，影响生产接续稳定。为此，设计采用了切眼扩刷和设备安装同步进行的扩安一体化工艺，简化施工工序、保障支护强度、缩短安装工期、利于灾害防治。

2 工作面扩安一体化方案[1-3]

2.1 工作面扩安顺序

2.1.1 切眼及轨顺安装顺序

安装液压臂架式起吊装置→铺设模块轨道→形成电动齿轨卡轨车及液压支架调移装置→安装后部运输机→切眼安装硐室内组装扩安一体化设备及胶带输送机1 部→安装过渡支架3 架，扩安中间支架147 架（每扩刷2 排安装1 架液压支架，同时拆除模块轨道1 节）→回收扩安一体化设备及胶带输送机出煤系统→安装前部运输机→安装采煤机→安装运输机链条及机尾部→安装轨顺端头4 架过渡支架→安装轨顺顺槽超前支护架→安装轨顺单元支架。

2.1.2 运顺安装顺序

切眼和轨顺安装期间，运顺同步由里向外安装转载机、破碎机、顺槽支架、单元支架和胶带输送机。7303 工作面扩安一体化工艺设备配置明细见表1。

表1 7303 工作面扩安一体化工艺设备配置明细表

2.2 工作面扩安运输系统

2.2.1 主运输系统

扩刷迎头→7303 切眼导硐（胶带输送机）→7303（2#）运输顺槽（胶带输送机）→7303 运输顺槽联络巷（胶带输送机）→7303 回风联络巷（胶带输送机）→七采区回风巷下段→七采区胶带巷上段→3#煤仓→南部胶带大巷→1#、2#煤仓→主井→地面。

2.2.2 辅助运输系统

井底车场至七采区上车场采用蓄电池电机车牵引矿车运输，七采区辅运巷及7303 工作面两顺槽采用单轨吊运输。设备安装运输路线分为2 条，运顺线路主要运输转载机、运顺超前支架、胶带输送机，轨顺线路主要运输前后部运输机、采煤机、液压支架、轨顺超前支架。

运顺路线：地面→副井→井底车场→南部2#支护参数辅运大巷→七采区辅运巷上段→七采区辅运巷下段→7303 运顺（2#）。

轨顺路线：地面→副井→井底车场→南部2#辅运大巷→七采区辅运巷上段→七采区辅运巷下段→七采辅运4#联络巷→二集辅助巷下段→7303 轨顺→7303 切眼。

2.3 工作面扩安方案

2.3.1 工作面扩安施工工艺

采用EBZ-135 型扩刷机截割并自行装煤，通过自移刮板机与胶带输送机搭接出煤，扩刷1750 mm安装1 架液压支架，扩刷3500 mm 安装第2 架液压支架，依次循环。第一次扩刷1 排（875 mm）后拉移滑移式支架对扩刷段顶板进行临时支护，然后人工使用钻机对顶板进行永久支护，重复以上工序进行第二次扩刷并支护顶板。上述两次扩刷为一个循环，在延长工作面切眼内出煤系统后安装1 架液压支架，进入下一个扩安循环作业直至扩安完毕。

2.3.2 工作面安装方案

1）首先在工作面切眼轨顺端头安装液压臂架式起吊装置，并在工作面轨顺侧使用液压臂架式起吊装置安装5 节模块轨道，再安装电动齿轨卡轨车及1500 mm 轨距液压支架调移装置。工作面模块轨道使用电动齿轨卡轨车联合液压支架调移装置运输，并由液压臂架式起吊装置完成吊装及安装工作，形成切眼运输系统。

2）切眼运输系统形成后，首先运输后部运输机，从机头向机尾逐节安装，引绳铺链，完成后部运输机安装。

3）后部运输机安装完成后，运输扩安一体化设备（EBZ-135 型扩刷机、ZLH2×600/29/41 型滑移式超前支护装置、自移刮板机）至45 m 长安装硐室内组装，并将自移刮板机与已安装的简易胶带输送机搭接，形成扩刷煤矸运输系统。

4）工作面液压支架安装：

① 工作面切眼采用EBZ-135 型扩刷机割煤，使用ZLH2×600/29/41 型滑移式超前支护装置临时支护顶板，自移刮板机及胶带输送机配合出煤。

② 工作面扩安前，首先在切眼组装硐室内安装机头3 组过渡支架及15 组中间支架，然后按照每扩刷2 排（1750 mm）安装1 组液压支架作为一个循环进行作业，直至剩余机尾最后4 组过渡支架。

③ 扩安施工时，先将液压支架由组装硐室换装到支架调移装置上并运输至扩安地点前方10 m 处等待安装，待扩刷和顶板支护完成后，使用电动齿轨卡轨车下放支架至扩安位置，使用液压支架调移装置将支架顺时针旋转安放到位。

5）扩刷至距机尾30 m 处时施工煤机机窝硐室，扩刷至机尾段剩余8 m 位置时，需使用锚网索+单体液压支柱复合支护巷道顶帮。

6）工作面完成中间架安装及扩刷施工后，撤除扩安一体相关设备及胶带输送机，然后安装前部运输机，并在煤机硐室内安装采煤机，最后安装机尾4 组过渡液压支架及运输机机尾。

7303 工作面扩安一体化设备布置示意图如图1。

2.3.3 工作面扩安支护工艺

1）支护流程：扩刷第1 排（875 mm）→出煤→拉移2#滑移支架→顶板及煤帮进行锚网支护→扩刷第2 排（875 mm）→出煤→拉移1#滑移支架→顶板及煤帮进行锚网支护→安装1 组支架→自移刮板机（延续皮带）→依次循环。

2）巷 道 临 时 支 护。扩 安 期 间 采 用ZLH2×600/29/41型滑移式超前支护装置临时支护，1#与2#滑移式超前支护装置采用迈步式移动。扩刷完成第1 排后，降下2#滑移式支护装置立柱，然后收缩左右行走油缸，使2#滑移式超前支护装置向前移动875 mm；拉移完成后2#滑移式超前支护装置升柱接顶，人员在滑移式超前支护装置下方使用锚杆钻机对扩刷段顶帮进行锚网支护。然后扩刷完成第2 排，降下1#滑移式支护装置立柱，收缩左右行走油缸，使1#滑移式超前支护装置向前移动875 mm；拉移完成后1#滑移式超前支护装置升柱接顶，人员在滑移式超前支护装置下方使用锚杆钻机对扩刷段顶帮进行锚网支护。依次完成上述工序后安装一个液压支架，循环往复，直至支架安装完成。

3）永久支护。采用MQT-130 锚杆钻机进行顶板支护、MQTB-65/17 帮锚杆钻机进行帮部锚杆支护。顶板采用4 根Φ22 mm×2400 mm KMG500 高强度螺纹钢锚杆配合3400 mm×140 mm×10 mmT型钢带进行支护，锚杆间排距1000 mm×875 mm；帮 部 采 用3 根Φ20 mm×2000 mmKMG500 左 旋无纵筋全螺纹锚杆支护，间排距1300 mm×875 mm。顶、帮锚杆每孔均使用1 根K2370 型和1 根CKb2350 型锚固剂，锚杆预紧力矩不小于300 N·m。顶、帮护网采用8#铁丝编制而成金属菱形网，规格为4000 mm×1100 mm。

7303 切眼扩安一体支护断面图如图2。

3 结语

7303 工作面应用扩安一体化安装工艺，切眼扩刷期间顶板支护强度大幅增强，机械化作业程度进一步提高，有效降低了劳动强度，保证了安装作业效率和施工安全。扩安一体工艺单日最大安装支架数量8 架，平均日安装支架6 架，相比以往效率提高33.3%，安装工期55 d，相比传统工艺提高20 d。7303 工作面应用扩安一体化安装工艺为复杂地质条件下工作面安装提供了有效解决方案。