高产高效综采面设备列车的优化布置

何威杰

(神东煤炭集团大柳塔煤矿，陕西 神木 719315)

0 引言

神东矿区位于华北地台鄂尔多斯台阶向斜东翼的陕北斜坡上，井田内断层稀少，煤层近似水平，为一倾向南西的单斜，地质条件简单，综采工作面采用盘区条带式布置。综采工作面巷道布置在煤层中，主要包括切眼、2条垂直于切眼的运输顺槽和回风顺槽、2条平行于切眼的回撤通道和回撤辅巷。利用综采设备辅巷多通道快速回撤技术，实现了综采工作面的快速回撤。回撤通道及辅巷均布置在大巷保护煤柱边界处，大巷护巷煤柱宽度20～30 m，但根据目前矿区综采工作面设备实际使用情况，为满足设备列车放置及回撤需要，综采工作面回撤通道距离大巷需留设200 m左右煤柱才行，致使综采面减少170 m的可推采距离。如何最大程度减少综采工作面回撤通道与大巷间距离、缩短不必要的大巷保护煤柱，对于提高综采工作面的推进长度和资源回收率具有重大意义。文中结合神东矿区实际，根据综采工作面的设备列车安装使用情况，本着最大限度缩减多余保护煤柱的思想，对设备列车放置及回撤巷道的布置方式进行优化，同时对其适用性进行简要介绍，为同类条件下的巷道布置优化提供借鉴。

1 设备列车通常的布置形式

设备列车是综采工作面顺槽内布置的轨道列车，主要放置回柱绞车、绞车开关、高压电缆及光缆、油脂、高压及高精过滤站、乳化液泵站、乳化液蓄能器、喷雾泵站、水箱、变压器，是综采工作面采煤机、三机和支架等设备的动力产生点，设备列车尾部与综采工作面之间是承载管缆线的单轨吊，工作面设备所需动力通过单轨吊吊挂的管缆线输送，管缆线会随着工作面的推进不断弯曲、下垂、收缩。在单轨吊吊挂管缆线弯曲下垂到极限位置前，设备列车朝向工作面推进方向拉移，单轨吊吊挂管线拉直，从而设备列车实现随工作面推进周期性前移。通常，设备列车和单轨吊上的管线长度分别为120 m和80 m左右，综采工作面推采起点(切眼)及终点(回撤通道)需预先准备设备列车安装位置空间，设备列车及单轨吊吊挂管线布置如图1所示。

图1 设备列车及单轨吊吊挂管线布置示意图

2 设备列车的优化布置

2.1 布置在综采面回撤通道、回撤辅巷

根据带式输送机和设备列车是否在同一条巷道，综采面可分为机(带式输送机)轨(设备列车轨道)合一布置和机轨分离布置2种其情况。当带式输送机和设备列车是在同一条巷道时，称为机轨合一，反之称为机轨分离。综采工作面采用机轨分离布置时，通过特殊的巷道设计可将设备列车拉入本工作面的回撤辅巷内，即：设备列车本工作面回撤辅巷布置。综采工作面采用机轨合一布置时，由于设备列车布置在带式输送机外侧，无法实现设备列车本工作面回撤辅巷布置，可以通过特殊巷道设计将设备列车拉入相邻工作面的回撤通道内，即：设备列车布置相邻工作面回撤通道布置。

设备列车本工作面回撤辅巷布置：综采工作面机轨分离布置时，可以在安装设备列车顺槽侧的回撤通道与回撤辅巷间的联巷进行调斜布置，在斜联巷内设置转弯轨道，实现将设备列车拉入本工作面的回撤辅巷内，如图2所示。通常综采工作面末采期间，为保证工作面安全回撤，回撤通道通常在综采工作面推进至距离停采线(回撤通道)200 m或者提前贯通时间一个月进行垛式支架支护，若采取设备列车布置在本工作面回撤辅巷，综合考虑单轨吊电缆100 m的长度，此时设备列车已拉入本工作面回撤辅巷内，这种布置会占用垛式支架安设路线，只能从通道一侧顺序安装垛式支架，影响作业效率。而且专用回撤辅巷，不能实现高产高效综采工作面辅巷多通道快速回撤，综采工作面回撤(包括垛式支架及工作面设备)时也只能先回撤设备列车，然后才能顺序回撤垛式支架及工作面设备，不能实现并列施工作业。设备列车本工作面回撤辅巷布置，虽然与传统方式相比较可增加150 m的推采长度，减少大巷保护煤柱损失，但是综合考虑垛式支架支护及工作面回撤效率，高产高效综采工作面不建议使用设备列车在本工作面回撤辅巷的布置方式。

图2 设备列车本工作面回撤辅巷布置

设备列车在相邻工作面回撤通道布置：综采工作面采用根据井田边界和矿井综采面工作面总体布局，综采工作面顺槽与大巷非垂直布置且非孤岛工作面时，通过对运输顺槽和回风顺槽优化设计，将盘曲内相邻的一组回撤通道“阶梯式”布置，可实现设备列车布置相邻工作面回撤通道布置，以神东大柳塔煤矿活鸡兔井1-2煤复合区南翼二盘区12202、12204、12206、12208工作面布置示意图为例进行说明，如图3所示。综采工作面运顺安装胶带机需预留胶带机机头安装位置，通过合理布置将运顺布置在回撤通道“上台阶”的长煤柱侧，设备列车推过本工作面回撤通道后，在设备列车进入胶带机机头前，通过“上台阶”的方式拉入相邻工作面回撤通道内。12204综采工作面推至停采线(回撤通道)位置后，设备列车已通过特殊弯道联巷进入12206回撤通道，设备列车和12204综采面设备的回撤可实现同步进行，在加快工作面回撤效率的同时，有效缩短大巷多余保护煤柱的尺寸。

图3 设备列车设备列车拉入相邻工作面回撤辅巷布置

2.2 设备列车布置在专用设备列车巷

随着矿区开采范围的增加，井田范围内剩余未开采区域呈不规则的边角区域或者存在地质构造，只能布置“孤岛”综采工作面，无相邻的综采工作面。“孤岛”工作面的设备列车无法实现设备列车相邻工作面回撤通道布置，同时前文已介绍综合考虑垛式支架支护及工作面回撤效率，高产高效综采工作面不建议使用设备列车本工作面回撤辅巷布置方式。此时，就需要考虑布置专用设备列车巷，如图4所示。

图4 专用设备列车巷布置

专用设备列车巷布置有2种形式，一种是在大巷保护煤柱边界布置平行于大巷的专用设备列车巷(专用回风巷1)，另一种是掘进设备列车过度段斜巷与辅运大巷联通(专用回风巷2)。专用回风巷1的布置形式可满足“孤岛”综采工作面的设备列车的回撤空间，不影响贯通前垛式支架的支护及贯通后综采工作面的快速回撤，但是巷道掘进量大。专用设备列车巷2的布置形式可有效解决巷道掘进量大的问题，但是该布置形式的限制条件较多：①设备列车斜巷要与辅运巷贯通，综采工作面必须在辅运大巷一翼布置(非回风大巷一翼)才能实现；②设备列车占用辅运大巷，辅运大巷宽度必须满足设备列车进入后辅助运输车辆行驶的要求；③设备斜巷在大巷保护煤柱内布置，煤层稳定性情况必须满足布置要求。“孤岛”综采工作面根据实际布置情况选择适用的专用设备列车巷，在避免留设不必要的大巷保护煤柱的同时，满足高产高效综采工作面的快速回撤。

3 结语

设备列车巷的布置工艺，可实现综采工作面增加170 m的可推采距离，工作面长度按照300 m计算，采高4.0 m的综采工作面可多回收26.32万t的煤炭资源。按照2017年煤炭售价388.87元/t，除去成本130.26元/t，煤利润258.61元/t，每个综采工作面可增加6 806.6万元的经济效益。同时，根据煤层的赋存情况及综采工作面的布置情况，选择适用的设备列车巷布置方式，不仅可缩短回撤通道与大巷间的煤柱尺寸，提高资源回收率，而且能够为综采工作面的快速回撤提供便利条件，真正实现综采工作面的高产高效。