衰老矿井综放工作面设备运输与组装技术研究

徐 俊，翟新献，杜建鹏

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454000；2.河南大有能源股份有限公司 杨村煤矿，河南 三门峡 472300)

杨村煤矿位于河南省渑池县境内，始建于1970年6月，1975年10月投产，矿井设计生产能力60万t/a。1985年经生产系统改造后矿井生产能力120万t/a，2006年矿井核定生产能力170万t/a。

杨村井田地面为低山丘陵地貌，地面标高+540～+645 m，井田采用单水平上、下山采区式开拓，开采水平标高+420 m。矿井主要开采侏罗系煤系地层的4层煤层[1]，自上而下依次为1-1、1-2、2-1和2-3煤层，其中1-2、2-1、2-3煤层属于普遍可采煤层，煤层倾角8° ～ 12°。1-2煤层(又称为上层煤)厚度0～6.38 m，平均厚度2.44 m；2-1煤层(又称为中层煤)位于1-2煤层下方，煤层厚度0.84 ～5.69 m，平均厚度4.75 m；2-3煤层位于煤系地层最下部，煤层厚度5.1～16 m，平均厚度8 m，在井田内普遍发育、分布面积广，厚度大、储量大，是井田最主要可采煤层，该煤层储量约占矿井总储量的60％以上。根据煤层厚度和地质构造复杂程度不同，采用的采煤方法主要有单一走向长壁、倾斜分层走向长壁、倾斜长壁综合机械化采煤法和综合机械化放顶煤采煤法以及爆破采煤法等。矿井采用分区抽出式通风方式。

目前，杨村煤矿已经进入后期生产阶段，矿井剩余煤量适合采用正规长壁开采的工作面较少，其它煤量为煤柱压煤，矿井已经进入衰老报废时期。因此，合理地安排采煤工作面，特别是煤柱工作面和底分层工作面的正常接替工作，保持矿井稳产和可持续发展是目前矿井技术工作的重点。

1 底分层工作面概况

D11043采煤工作面为D11下山采区第二区段第三分层工作面，开采2-3煤层的底分层。工作面上部2-3煤层的第一和第二分层工作面以及区段上、下部三分层工作面均开采完毕，所以D11043工作面属于第三分层工作面的孤岛工作面。该工作面走向长1 222 m，倾向长147 m，煤层厚度为4.2～9.6 m(平均约5 m)，可采储量为125万t，采用综采放顶煤采煤法。工作面主要设备见表1。

2 加快综放面设备安装与拆除技术

由于底分层综放工作面回采巷道围岩破碎，难以采用锚网索支护技术，采用梯形棚支护时巷道围岩变形破坏严重，巷道断面小，巷道高度1.9～2.3 m，严重影响综放大型设备，特别是端头支架和基本支架的正常通过。此外经过验算分析，杨村煤矿副斜井安装的2JK-2×1型单绳缠绕式提升机最大提升能力为11 t；13轨道下山绞车房安装的JY-6型运输绞车最大提升能力也为11 t，无法满足ZF5500/18/28型放顶煤支架整架运输的要求[2, 3]。

表1 工作面设备配置表

1) 解体综放面支架。

为了解决上述大型支架在井下运输过程中出现的问题，将综放液压支架进行解体处理，将其分解为2个部分，其中支架顶梁用特制平板车运输，装车后重约11.5 t，整体高度为2.05 m；支架底座用平板车运输，装车后重约5.5 t，整体高度为1.3 m。此方法解决了综采液压支架在井下运输过程中遇到的瓶颈问题。

2) 井下进行模拟运输。

在正式安装或拆除放顶煤支架之前，需要根据解体以后支架的最大外观尺寸，地面利用3英寸钢管焊制1个支架解体模型，装到材料车上，运到工作面。通过运输模型现场模拟支架在井下的整个运输线路，当发现有运输不畅的地段时，提前进行巷道的扩修工作，以确保复采工作面设备安装和拆除时，井下运输线路的畅通。

3) 设置起吊硐室，组装支架和大型设备。

放顶煤支架解体及支架组件运输到工作面以后，需要重新进行组装。为此需在待安装或拆除的工作面轨道平巷内，选择支护条件较好的巷道施工起吊硐室，作为综放面支架和大型设备安装与拆除的工作空间避免在相对狭小的工作空间，操作大型支架构件，误伤工作人员。

起吊硐室是在原巷道的基础上进行扩修而成，一般采用12棚12#工字钢对子棚进行支护，全长7.2 m，其中工字钢梁长4.5 m，腿长3.5 m。施工时由外向里，按照先挑顶后扩帮的顺序进行，挑顶和扩帮以后，对新暴露的围岩及时打锚杆、锚索，并对起吊硐室进行喷浆和架棚(棚距0.6 m)，如此一棚一棚循环进行。巷道扩帮完成后，为了加强起吊硐室的支护强度，还需在硐室两帮梁口下各打设2根直径≥200 mm、长度4 m的圆木双抬棚。木抬棚采用“一梁四柱”的方法进行支护，支柱为直径100 mm、长度2.5 m的单体液压支柱。起吊硐室支护方式见图1。

图1 起吊硐室支护方式示意图

起吊硐室施工完成后，在硐室中间，2棚对子棚的中间用专用卡子固定1对1.2 m长的12#工字钢，然后在工字钢上方悬挂1个20 t的起重滑轮作为主要的起吊装置，最后在第2#和5#对子棚的两侧各安装1个7.5 t的水平千斤顶作为辅助的起吊装置，2个水平千斤顶的间距1.6～1.8 m，排距2.5 m。这样，综放液压支架安装和拆除的工作空间，即起吊硐室施工完成。

解体的支架组装时，需要将解体支架的顶梁运到起吊硐室的正中央，通过起重滑轮将顶梁吊起，并将平板车拉出，再通过4个水平千斤顶，调整顶梁的水平和平衡状态，然后再将装有支架底座的平板车推到起吊硐室正中央，最后缓慢下放硐室上部的支架顶梁，到位以后，按照组装顺序，进行解体支架的组装。

工作面采完以后，在起吊硐室拆除支架的操作过程与支架的组装过程相反，但组装和拆除支架起吊硐室的位置不同。组装支架时，起吊硐室一般选择在距开切眼20～30 m的回风平巷内；而拆除支架时，起吊硐室一般选择在停采线15～25 m的回风平巷内较为合适，起吊硐室位置见图2。

图2 起吊硐室位置示意图

3 结 论

杨村煤矿2-3煤层为易自然发火煤层，采空区自然发火严重，需要实施综合防火技术，同时必须加快工作面的推进速度，才能保证采面的安全生产。在复采D11043综放工作面上部回风平巷设置了起吊硐室，101架放顶煤支架，两侧端头支架和综放面大型设备安装时间为12天；回采以后综放面设备拆除时间为15天。起吊硐室的使用，缩短了综放面设备的安装与拆除时间。设备安装和拆除期间工作面没有出现火灾事故，实现了衰老矿井复采煤层综放开采，保证了矿井的稳产和高产。

参 考 文 献

[1]翟新献，田昌盛．易自燃煤层综放开采理论与技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008：31-32．

[2]韩文东，黄艳杰．综采液压支架使用与维修[M]．北京：煤炭工业出版社，2008：41-42．

[3]王国法.放顶煤液压支架与综采放顶煤技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010：16-18．