复杂地质条件下综采工作面重型装备安全快速对接技术

柏发松 范仕清 范同清 韩 阳

(淮沪煤电有限公司丁集煤矿)

复杂地质条件下综采工作面重型装备安全快速对接技术

柏发松 范仕清 范同清 韩 阳

(淮沪煤电有限公司丁集煤矿)

以丁集煤矿1321(3)综采工作面为例，对该工作面重型装备的快速对接技术进行了研究。实践表明:该技术的成功应用有效降低了复杂地质条件对回采工作的影响，提高了资源的回收率，实现了矿井稳产、高产。

复杂地质条件 综采工作面 重型装备 安全快速对接

由于受地质条件因素的制约，常需将综采工作面设计成刀把式工作面[1-2]。在回采过程中，有必要解决该类工作面的对接技术问题。工作面对接主要是液压支架与刮板输送机对接，难点在于对接精度要求较高，对接后的支架间距不宜过大，更不允许出现支架重叠。高地压工作面在对接时增加了对煤层顶底板及煤壁的管理难度，重型装备在拆除打运中难度亦较大[3-4]。若对接后支架间隙、链板机间隙较大，则需调整支架，支架越多，设备越重，调架难度越大，调架耗时越多。支架调整工作将大大影响对接工期，并产生较大的安全隐患。为此，本研究以丁集煤矿1321(3)综采工作面为例，对该工作面的对接技术进行研究并进行工程实践。

1 工作面概述

由于受地质构造影响，丁集煤矿1321(3)采煤工作面被布置为刀把式工作面，里段切眼长87.6 m，下降通道(外段切眼)长178 m，里段切眼回采长度270 m。该工作面位于丁集煤矿东二采区13-1#煤层第2个采煤工作面，标高-760.7～-711.4 m，可采走向长1 470 m，13-1#煤层平均厚3.4 m，13-2#煤层平均厚0.8 m，夹矸厚0.5～5.8 m，局部13-1#和13-2#煤层联合开采，煤层倾角平均5°。13-1#煤层直接顶为泥岩，厚0.5～5.8 m，平均3.2 m，靠近工作面南部含砂质，相变为砂质泥岩，其上为13-2#煤层，厚0.2～1.3 m，平均0.8 m；13-1#煤层老顶为砂质泥岩，厚0.2～8 m，平均4.1 m。再向上发育14#、15#煤层，14#煤层位于13-1#煤层顶板19 m处，平均厚0.4 m；15#煤层位于13-2#煤层顶板 20.9 m处，平均厚0.4 m。13-1#煤层直接底为砂质泥岩，厚1.8 m，其下为2#煤线，煤厚0.2 m；13-1#煤层下7.9 m处发育12#煤层，厚0.2 m；13-1#煤层老底为砂质泥岩，厚5.9 m。1321(3)工作面巷道原始支护全部采用锚梁网支护，地应力较大，比照已回采的邻近工作面，顶底板日移近量达100 mm以上，压力显现明显[5-6]。

2 快速对接技术

当里段工作面向前推进270 m时，需与下降通道(外段切眼)支架及运输机对接。若采用传统对接方法，待工作面回采至对接位置后，再拆除链板机机尾，打运至新机尾位置进行安装，拆除并重新布置工作面电缆，将大大延长施工工期。此外，支架对接位置的控制，对工作面的快速、安全对接影响也较大。

2.1 前期准备工作

①在下降通道安装运输机时，提前安装运输机机尾、电机、齿箱，对接处的机尾、电机、齿箱撤除后直接从腰巷及措施巷运出；②工作面煤机、运输机电缆，提前预留了200 m，预留的电缆盘放置于开关列车上，对接前跟车移动；③工作面需增加1台ZZ6400-22/45型液压支架，在距下降通道10 m位置，靠措施巷北帮预留支架；④更换原机尾过渡槽、变线槽，需增加9节普通溜槽，再新增1台支架、1节溜槽，提前准备10节溜槽，在措施巷对接位置前方10 m处摆放；⑤提前铺设下降通道内链板机链条，到位后直接接链条。工作面对接需安装、拆除的设备信息见表1。

表1 工作面对接需安装及拆除的设备信息

注：输送机中部槽、输送机变线抬高槽数量单位为节。

2.2 支架间隙控制技术

1321(3)工作面对接的难点主要是液压支架和刮板输送机对接精度要求较高[7]。为此，设计了61#、62#支架的位置，见图1。

图1 1321(3)工作面对接示意

(1)在措施巷距对接位置向外50 m处，安装了1台激光发射器，距巷道中线以南1 150 mm，便于回采期间控制工作面运输机上窜下滑，确保对接间隙合理。

(2)对接处提前进行卧底、清理，测量对接处标高，工作面回采过程中应严格控制层位，确保对接处底板标高一致，位置合理。

(3)当工作面回采至预留支架(61#支架)位置时，将该支架和工作面运输机尾通过锚链进行联接，与工作面运输机同步拉移。

(4)62#支架左侧护距巷道中线600 mm。因支架架宽1 500 mm，考虑合理间隙100～150 mm，在对接位置将60#支架的右侧护严格控制在距巷道中线以南1 100～1 150 mm，确保支架无间隙对接。

(5)支架到位后，拆除链板机机尾，安装普通溜槽，合茬链条。

(6)联接支架液压管路，调整支架位置。

(7)利用措施巷及腰巷，提前完善打运系统，确保对接、撤除工作同步进行。

3 顶板控制技术

由于丁集矿地压较大，顶板压力显现明显，为防止顶板下沉影响工作面对接安全，对顶板采取了有效加固措施[8-10]。该工作面巷道原支护采用锚梁网支护，顶板使用Ω钢梁，长4 m，排距0.8 m，顶板每排布置5根φ22 mm、长7.3 m的锚索，顶板钢带使用M5钢带，长5.4 m，排距0.8 m，每排布置φ22 mm、长2.5 m的螺纹钢锚杆7根，帮部使用M5钢带，锚杆每排亦布置5根。

在工作面对接前，对运顺1#支架附近的顶板和措施巷对接位置超前10 m范围的顶板，采取了锚索工字钢的方式加固。锚索工字钢棚沿巷道走向方向布置，布置2排，锚索φ22 mm，长7.3 m，使用长4.5 m 的11#矿用工字钢，工字钢间隔1.2 m开一小孔，孔径26 mm，一根工字钢开4对孔，布置4根锚索，锚索眼距1.2 m，每根锚索使用3卷Z2360树脂药卷。实践证明，该方式可有效控制顶板，确保工作面对接期间的顶板安全。

4 快速打运技术

(1)打运设备的选择及安装位置。选择在措施巷安装3台JH-14绞车，最大牵引力14 t，使用φ21.5 mm 钢丝绳，大件起吊时，根据起吊物重量，使用1～3台5 t葫芦起吊，使用多台葫芦起吊时，须确保吊点的选择能够保持起吊的平衡。起吊吊点选择在支架顶梁起吊环上，其余起吊点选择在顶板上施工起吊锚索，起吊锚索使用φ22 mm，长6.3 m的锚索，锚索使用锚链配合开口环连接，确保起吊安全。

(2)打运路线选择。打运路线有2条：从工作面到轨顺再通过无极绳绞车打运；从措施巷道轨顺打运。由于大型设备从工作面打运，路线较长，且影响工作面的平行作业，因而选择从措施巷打运，即使用3#绞车将拆除件拖到位后，起吊上平板车通过绞车牵引至轨顺，使用无极绳绞车打运。

5 结 语

以丁集煤矿为例，对其1321(3)综采工作面的对接技术进行了详细研究，实践表明：①由于前期准备工作充分，严格按照完善的技术方案执行，提前将工作面调整至有利于对接的位置，有效控制了运输机的上窜下滑，对接时支架、运输机得到了有效控制，支架间距200 mm，溜槽间距1 400 mm，支架仅需利用侧护进行微调；②溜槽间距略小，由于丁集矿地压大，下降通道底鼓量较大，对接时预先铺设的溜槽和原链板机溜槽存在约200 mm的高差，巷道卧底后，溜槽便顺利对接，达到了预期的效果，节省了对接时间，实现了撤除、安装、打运的平行作业。

[1] 张 昊.综采工作面台阶式多切眼快速对接技术[J].煤矿开采，2006(6)：51-52.

[2] 宗利成，周建强，朱孝春.综采工作面快速对接技术[J].煤矿开采，2000(1)：62-63.

[3] 杜何辛，陈建本，蔡生龙.复杂条件下综采快速对接技术[J]. 煤炭工程，2014，46(1)：62-65.

[4] 侯俊领，蔡瑞春，齐远智.综采工作面准确快速对接技术的应用[J].能源技术与管理，2009(1)：17-18.

[5] 徐永析.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

[6] 钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[7] 李炳文.矿山机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.

[8] 张后全，韩立军，贺永年，等.火成岩复杂地质环境巷道交岔点成套施工技术[J].金属矿山，2007(10)：25-28.

[9] 张后全，韩立军，贺永年，等.构造复杂区域膨胀软岩巷道底鼓控制研究[J].采矿与安全工程学报，2011，28(1)：16-21.

[10] 程 昊，高娜娜，李日富，等.工作面采动稳定区顶板围岩采动裂隙发育范围研究[J].矿业安全与环保，2015，42(4)：17-20．

2015-09-13)

柏发松(1971—)，男，矿长，教授级高级工程师，硕士，232140 安徽省淮南市凤台县。