晋华宫矿大倾角综采工作面设备回撤技术应用

李 晟

(大同煤矿集团 晋华宫矿，山西 大同 037016)

搬家准备工作安全、快速的进行，决定了综采生产可以快速正常的衔接，同时也是保证矿井产量圆满完成的重要环节。在大倾角综采工作面搬家准备过程中，存在着煤层倾角大、煤层结构复杂、顶板稳定性较差、工作面瓦斯易突出等问题。

大倾角工作面设备回撤一般都是由下往上逐架撤回，当古塘垮落时，落下的煤矸全部留在古塘，不会影响工作面设备的回撤，可以保证人员安全。同时，设备也不会出现突然的滑动，可以确保回撤工作面的正常进行。而大同煤矿集团晋华宫矿工作面为均压工作面，进风巷低，回风巷高，若采用由下往上的方式撤架，当古塘垮落后，会破坏通风系统，故必须从上往下进行回撤。本文以该矿12-3#301盘区8102工作面撤退为工程背景，介绍了大倾角综采工作面搬家独特的技术要求和工艺流程。

1 工作面概况

本工作面位于810水平301采区，地面标高为1 246.3～130 1.2 m，井下标高为920～994 m. 东部为实体，南部为矿界，西部为301盘区巷道，北部为8104工作面(已采空)，倾向长度125 m. 工作面煤层为侏罗纪最下部煤层，厚度1.20～3.68 m，变化较大，平均厚度2.60 m. 煤层结构比较复杂，煤层倾角8°～24°，平均角度16°. 基本顶为细砂岩，厚5.7 m，为灰色粉细砂岩互层，微波状层理发育，层面含炭屑，性脆，破碎。直接顶为粉细砂岩互层及煤，厚3.31 m，上部为1.46 m煤，中部为0.87 m灰黑色细砂岩，下部为0.98 m灰白色中砂岩。直接底为细砂岩及粉砂岩，厚2.4 m，黑色粉砂岩，团块状，含炭质物，完整。基本底为细砂岩，灰白粗砂岩变砂砾岩，成分以石英为主，有节理，钙质充填，砾石为石英及页岩碎块。

2 大倾角工作面绞车验算

该矿12-3#301盘区8102工作面共计稳设90个ZZ6000/17/37 型液压支架，一部SGZ800/800型刮板输送机。工作面使用4台回柱绞车进行刮板输送机和液压支架的撤、排工作。切眼巷平均坡度 16°，其中1#—30#支架为 8°，31#—50#支架为18°，51#—70#支架为10°，71#—90#支架为24°.

根据工作面实际情况，最大坡度段长度30 m，坡度为 24°，最大牵引质量为 18 000 kg. 绞车的牵引力必须大于牵引载荷。

牵引载荷：A=mgsinα

式中：

A—牵引载荷，kN；

m—最大牵引质量，kg，取18 000；

g—重力加速度,m/s2，取9.8.

α—巷道的坡度，(°)，取24.

带入数据得：A=71 748.34 N=71.75 kN

为保障作业人员的安全，确定安全系数为3，需绞车最大牵引力大于214.05 kN，故选用 JH-30型绞车，其最大牵引力为300 kN.

钢丝绳d31 mm，对其进行安全验算：

钢丝绳静拉力：

Q=m1g(sinα+μ1cosα)+m2g(sinα+μ2cosα)式中：

Q—钢丝绳静拉力，kN；

m1—最大牵引质量，kg，取18 000；

m2—绞车最大牵引范围内钢丝绳的质量，kg，查表可知取3.11 kg/m×140 m；

α—巷道的坡度，(°)，取24；

μ1—液压支架底板与工作面底板的摩擦系数，取0.4；

μ2—牵引钢丝绳与工作面底板的摩擦系数，取0.3；

g—重力加速度，m/s2，取9.8.

带入数据得：Q=99.7 kN

安全系数为：m=P/Q

式中：

m—安全系数(一般要求大于6.5)；

P—钢丝绳破断力总和，kN，查表取698；

Q—钢丝绳静拉力，kN，取99.7.

在所有必需营养元素中，氮是影响植物生长和产量的首要因素，是植物体内许多重要有机化合物的组分，对植物生命活动以及作物产量和品质都有极其重要的作用[13]。

带入数据得：

m=7>6.5，故符合要求。

3 工作面刮板输送机的回撤

工作面刮板输送机(以下简称刮板机)采用以下方式回撤：

1) 拆掉机头、头部过渡槽和电机减速机，为工作面其它设备留出排运通道。2) 从机尾依次拆除刮板机，电机减速机进行整拆，机尾和尾过渡槽进行整拆，剩下的中间槽和挡煤槽每2节拆为一个整体。随着中间槽撤除，剩余部分中间槽减少，容易发生滑移，特在机头拆口处布置4根1.7 m长的地锚，将锚链一头与中间槽连接牢固，另一头与地锚杆固定。每班开工前后检查锚链固定情况，确保安全生产。

在工作面机尾绞车硐室稳设2台回柱车，主要于拆、排刮板机时使用，在机头绞车硐室稳设1台回柱车用于排拉中间槽形成对拉回柱车。

拆中间槽时，先拆开挡煤槽连接板的对口螺栓，再拆掉挡煤槽的对口连接销，其次拆掉中间槽的哑铃，最后使用拆槽回柱车将中间槽分离提起。

为防止中间槽滑落脱钩，需要先将排槽回柱车钩头挂好后再摘掉拆槽回柱车的钩头。将稳设在机头回柱车的钩头挂好，最后将拆下的中间槽拉排到头巷切眼口，并运输到吊装点进行装车。这样循环作业直到所有刮板机全部拆完。

4 回撤液压支架

4.1 设置机道掩护支架

为了更好地控制支架拆空区和机道的三角地带顶板，同时也减少人工支护的强度，减少支护工作量，在机道靠工作面一侧设置了一台掩护支架。

将1#回柱车的钩头挂在支架尾端，并将 2#回柱车的钩头挂在支架推移板上，通过两部回柱车相互配合将支架拉出。将 3#回柱车的钩头挂在支架推移板上，3台回柱车相互配合将支架调转90°，靠近工作面侧并接顶牢靠。

安排有经验的员工操作掩护支架，移架时使用擦顶移架的方式移动，先将支架推移板全部推出，将3#回柱车的钩头挂在支架推移板上，利用油缸的拉力缓慢的将支架前移。设置掩护支架示意图见图1.

图1 设置掩护支架示意图

4.2 撤、排支架

将掩护支架前探梁前端移动至待撤支架前探梁的前方，在掩护支架的推移板上挂好定滑轮。将3#回柱车的钩头穿过定滑轮固定在待撤支架的推移板上，将支架拉出到前探梁全部超出机道，应将拉出后的支架升紧接顶防止支架滑移，再将钩头摘下挂在支架尾部。把1#回柱车的钩头挂在撤出支架的推移板上，和3#回柱车相互配合将支架调转 90°. 摘掉 1#回柱车的钩头，将4#回柱车的钩头挂在推移板上，配合3#回柱车将支架排至2#回柱车前方。将2#回柱车的钩头挂在支架尾端并拉紧，然后摘掉3#回柱车的钩头，两车形成对拉，将支架排至切眼口。撤、排支架示意图见图2.

图2 撤、排支架示意图

5 结论及创新点

该矿首次对大倾角工作面采用自上向下回撤的方式，为以后类似的搬家工作提供了经验。在煤层倾角大、地质条件复杂条件下，选定合适的回撤回柱车，制订施工技术方案与措施，采用常规配套设备缩短了工期，保证了新工作面的接替。通过新的技术工艺设计，杜绝了安全事故的发生，实现了安全搬家，为作业人员提供了方便。

综上所述，该工作面的施工条件极差，导致在液压支架、刮板输送机的回撤过程中会遇到一系列的困难和问题，通过对现场实际情况进行分析研究，提出了整套的解决方案，保证了各项任务能够顺利的完成，设备回撤所用时间：支架5天，刮板运输机3天，采煤机1天，总工期比计划提前8天，并且工程质量全优，未发生任何人身事故和机械事故。该回撤方式为以后类似的搬家工作提供了经验。