Y型通风沿空留巷综采工作面机电设备的应用

2015-04-04藏克培

山西焦煤科技 2015年1期

藏克培

（西山煤电集团公司屯兰矿，山西古交 030206）

Y型通风沿空留巷无煤柱开采技术从2009年在西山煤电集团公司屯兰矿18205工作面试验以来取得了显著效果，屯兰矿现已在18205、18207、12401、28107、28109、12501等6个工作面采用Y型通风沿空留巷无煤柱开采技术。该项技术可避免区段煤柱的留设，提高资源回收率。由于Y型通风改变了采空区瓦斯运移规律，同时利用倾向钻孔、埋管抽放等方式，可从根本上解决工作面上隅角瓦斯积聚及超限问题，对于瓦斯突出矿井的瓦斯治理有着显著效果。从屯兰矿6个Y型通风沿空留巷工作面的回采经验来看，机电设备的合理布置和供电使用对Y型通风沿空留巷工作面的顺利回采起到至关重要的作用。

1 Y型通风沿空留巷工作面概况

屯兰矿Y型通风沿空留巷工作面大部分布置于8#煤层，该煤层平均厚度2.2～4m，煤层倾角1°～8°，工作面切眼长度为200～240m，工作面走向长度为1500～2000m.工作面巷道布置一般设置轨道运输巷、胶带运输巷、低抽巷3条巷道，3条巷道平行布置。其中轨道运输巷、胶带运输巷进风，轨道运输巷沿空留巷后由低抽巷回风。

工作面主要机电设备一般选用：MG400／920-WD型采煤机1部、ZY5600-20／42型液压支架（含1套充填模板支护系统。支架具体数量根据切眼长度确定）、SGZ-880／800型运输机1部、SZZ-880／315型转载机1部、PCM-200破碎机1部、SSJ-1200型可伸缩带式输送机1部、BRW315／31.5型乳化液泵站2台、RX-315／25B型乳化液箱1台、XPB315／6.3型喷雾泵站2台、KJZ2-1600／1140／8型八组合开关2台、HBMG-30／21-110S型混凝土充填泵2台、螺旋输送机（上料机）2台。

2 工作面电气设备布置

根据Y型通风沿空留巷综采工作面通风方式，一般将电气设备布置于轨道运输巷和胶带运输巷内，即胶带运输巷布置带式输送机，轨道运输巷布置充填系统。工作面供电设备及泵站系统屯兰矿一般采用集中布置，即工作面移动变电站、组合开关（供采煤机、运输机、转载机、破碎机等设备用电）、控制台、乳化液泵站、乳化液箱、喷雾泵站等全部放置于电气列车上，随回采进行移动。

集中布置的电气列车具体安设位置需根据轨道运输巷和胶带运输巷的实际情况而定，主要分以下两种方式：

2.1 电气列车与充填系统共同布置在轨道运输巷

电气列车布置在轨道运输巷时，为保证工作面的充填效率，一般在轨道运输巷铺设两条轨道，一条轨道用于运输充填系统所需的充填料，另一条轨道用于放置和拉移电气列车。由于轨道运输巷属于进风巷道，充填系统在充填巷道时充填料所形成的粉尘会沿着风流进入工作面，为保证工人工作环境及电气列车上电气设备的安全及卫生，根据屯兰矿近年来的实际经验，一般将充填系统布置在距切眼100～150m的位置，电气列车布置在距切眼150～200m位置（电气列车与切眼最近距离，下同）。此种布置方式既避免了充填过程中工人和电气设备受充填粉尘的危害，改善了工人及电气设备工作环境；同时也解决了充填系统经常移动带来的一些隐患，可大大提高沿空留巷综采工作面的生产效率。但由于电气列车距工作面切眼较远，此类布置方式下，电缆及电缆（液管）吊挂装置的投入也相应增加。

2.2 电气列车与输送机共同布置在胶带运输巷

“机轨合一”布置需在胶带运输巷铺设一条轨道用于放置和拉移电气列车，电气列车的具体安设位置需根据工作面超前支护距离、拉移电气列车效率和运输机机头卸载方式等因素综合确定，屯兰矿一般将电气列车布置在距工作面切眼80m处位置随回采移动。

由于屯兰矿采用的运输巷带式输送机大部分为SSJ-1200型，整机宽度为1.8m.根据《煤矿安全规程》（2011版）第二十条对运输巷道安全出口及设备与巷帮距离的规定，可推算出胶带运输巷宽度最小为5m.此类布置方式对胶带运输巷的宽度要求较高，巷道掘进时工作量大。对于胶带运输巷宽度满足要求，且巷道整体平直的工作面可采用此类布置方式。但对于上衔接工作面充填留巷后形成的巷道，复用作下衔接工作面胶带运输巷的不建议采用此类布置方式，主要由于充填后形成的墙体整体平直度不够，巷道的宽度整体差距较大，影响电气列车在回采过程中的拉移。

此类布置方式对于轨道运输巷充填系统的安设位置比较灵活，具体安设位置可根据充填设备性能、工人操作充填设备的熟练程度、工作面实际情况等因素综合确定。

3 充填模板支护系统选型

屯兰矿在最初的18205、18207两个Y型通风沿空留巷工作面配套的模板支护系统是由ZMC15000／25／42型侧模板支架、ZMC13400／25／42型后模板支架和ZYM1880／26／42型液压支护模板组成。其中侧模板支架单重达79.205t，不可拆分最大单件重量达16t.为在井下顺利安装和拆除该套模板支护系统，需在井下施工一处高5.5m，长20余m的安装（拆除）硐室。并购置1台德国产JDN-20风动提升机，配合1根20m长450A型H型钢为吊装梁才能顺利完成安装和拆除工作。该套模板支护系统安装（拆除）工艺复杂，工程量及施工危险性大，安装条件要求高。其次，由于后模板、侧模板支架和液压支护模板3台设备为分体式结构，合模时经常存在跑浆现象，必须人工使用单体堵缝，费时费力，留巷后墙体成型差，且每次充填工作面最多能推进3刀，每日工作面循环产量最多为6刀。

针对以上存在问题，在与模板支架厂家多次技术沟通后，2012年在屯兰矿南四盘区12401工作面配备了1套由2台ZZTM2×11300／21／42H模板支架和1台TM8×891／26充填模箱组成的充填模板支护系统。这套模板支护系统安装和拆除不需打设专用安装硐室，只需普通倒链即可安装，设备故障率低，充填效率高，且模箱与墙体成型好。后经过将模箱加长改进，现该类型模板支护系统每次充填最多可推进4刀，单日可推进8刀。

根据屯兰矿的经验，在此类工作面充填模板支护系统的选型上需综合考虑以下方面：1）尽量不选择超重、超长、超宽设备，确保工作面安拆效率，否则将严重制约矿井工作面正常衔接。2）至少保证3个步距移1次模箱，以满足工作面的单产不受限制和充填料浇注后隔离墙有足够的凝固时间（充填墙体凝固一般需要4h）.3）最好选择一体式结构的模箱（模箱能单独拉移），确保合模时和充填后墙体的质量，提高工作面充填效率。

4 充填系统供电

沿空留巷综采工作面较普通工作面多出一套充填系统及充填模板支护系统，在充填系统供电方式选择上屯兰矿起初给该系统单独设置1台小容量移动变压器放置于电气列车上随回采移动。考虑到采区变电所高开柜数量有限，一般将充填系统移动变电站与皮带机移动变电站（或其它工作面移动变电站）共用1趟高压线路供电。但在实际回采过程中经常出现皮带移动变电站（或其它工作面移动变电站）跳闸影响充填系统移动变电站正常供电现象。若在巷道充填过程中充填泵突然停电会导致充填泵堵管，处理堵管的时间较长，且工作量大，不仅造成充填料的浪费，还严重制约工作面回采效率。

通过屯兰矿多个沿空留巷工作面的经验，在此类Y型通风沿空留巷工作面的供电方式上，若条件允许，必须给工作面充填系统单独设置1台移动变压器，并采用独立供电。