综采工作面快速跳切眼技术应用研究

2019-05-07董杰

山东煤炭科技 2019年4期

董杰

（平顶山天安煤业香山矿有限公司，河南平顶山 467000）

本文以香山煤矿戊9-10-22200综采工作面为工程对象，研究瓦斯综采工作面快速跳切眼的制约因素，采取优化劳动组织、优化施工工艺、优化组织措施、技术措施和经济措施等方法，实现采面安全快速的跳眼儿搬家，对提高煤矿生产安全性具有重要意义。

1 工程地质概况

香山煤矿戊9-10-22200综采工作面有效走向长1852m，斜长185m，煤层赋存稳定，平均煤厚2.4m，平均倾角13°，瓦斯相对涌出量为3.62m3/t，绝对涌出量为2.44m3/min，煤尘爆炸指数38.36%，属于有爆炸危险性煤层。综采工作面直接顶为泥岩，厚度1.3m，呈灰色、深灰色块状，老顶为砂质泥岩，厚度2m，呈深灰色块状。工作面采用ZY4100-14/30型掩护式支架，最大控顶距3.8m，最小控顶距3.2m。目前，采面跳切眼时已推进1242m，剩余640m，平均倾斜长181m。由于受断层影响，该采面20～50架出现全岩段，开采期间需要进行爆破，安全系数较低。该工作面进入变化带后地质条件复杂，机风巷共揭露断层2条，对回采有较大影响。这两条断层中，机巷为落差8m的断层，掘进时风、机巷沿走向揭露全岩石巷道100m，预计机巷断层在走向方向影响采面300m左右。

2 快速跳切眼制约因素分析

综采工作面跳切眼工程庞大，需要回收和安装的设备多，工序复杂，任何环节出现问题都有可能影响整个跳切眼工作的进度，综采工作面跳切眼影响因素示意图如图1所示。因此，通过对人、机、环、料、工艺等环节进行分析，寻找影响跳切眼进度的因素，制定合理的解决方案，可以一定程度上杜绝人、机、环、料等因素对跳切眼速度的影响，提高跳切眼速度。

（1）人的因素

戊9-10-22200综采工作面职工高达140多人，职工文化程度不同，业务技能参差不齐，如果不能合理的进行劳动组织分配，将会对跳切眼工作造成很大的影响，甚至可能因一个环节人员出问题影响整个跳切眼进度。

图1 综采工作面跳切眼影响因素

（2）机的因素

综采工作面跳切眼需要回收和安装的设备多，重量大，体积大，安装和回收工序复杂而且井下空间有限，制约着设备的外运、存放和安装，合理安排设备回收和安装顺序将对设备的回收、存放和安装产生很大影响。

（3）环境因素

① 由于受断层影响，该采面20～80架出现全岩段。该工作面进入变化带后地质条件复杂，机风巷共揭露断层2条，对回采有较大影响，且随着推进采面全岩段有逐渐加长的趋势。

② 工作面煤尘有爆炸危险性，且停采期间，上隅角瓦斯浓度最高达到0.56%，严重影响跳切眼期间的安全生产。

（4）工艺因素

综采工作面跳切眼搬家是一个复杂庞大的工程，跳切眼期间涉及的设备多，物料多，工序多，工艺复杂，任何一个环节出现问题或者施工工艺不合理都有可能影响整个工程的施工进度，甚至可能埋下安全隐患。

3 戊9-10-22200综采工作面跳切眼施工工艺

传统的安装工艺是运输机和液压支架从里切眼机头开始由下向上拆除后到外切眼从机头开始安装。这一方式设备拆除、安装过程中的运输路线较长，占用空间较大，占用跳切眼时间，运输路线的加长也增加了不安全因素。因此，在技术设施设计过程中，采取提前进新切眼，新、旧切眼平行作业；提前对新切眼进行测量，计算采面所需总的支架数量，确保新切眼安装时不缺少液压支架；旧切眼液压支架回收和新切眼安装平行作业；运输机机头与过渡槽、变线槽、转载机、移变列车、泵站免拆除整体外移，节约跳切眼时间，加快跳切眼进度，提高了施工安全性。在新切眼安装完毕后，距新切眼后5m内机巷、风巷分别打设2道永久密闭，对原切眼及采空区进行封闭，以防瓦斯及自燃事故的发生。

3.1 里切眼综采工作面的回收

（1）回收设备

戊9-10-22200综采工作面有ZY4100-14/30型液压支架98架、ZY4000-12/25型液压支架28架、SGZ-764/750型刮板送输机1台、SZZ-764/200型桥式转载机1台、MG250/601型双滚筒采煤机1台、BRW-200/31.5型乳化液泵2套、KBSGZY-1000/6型移动变电站1台、KBSGZY-1250/6型移动变电站2台以及组合开关、馈电开关、皮带边管、H架等。

（2）回收工序

①回收路线：采面及风巷设备→风巷→新切眼。

②回收顺序：采煤机→运输机→液压支架→两巷棚子。

3.2 外切眼综采工作面的安装

戊9-10-22200综采工作面新切眼剩余可采长度380m，新切眼斜长180m，宽6.3m，高2.6m，平均倾角13°，切眼支护形式为锚杆、锚索、木垛联合支护。

（1）设备安装

先安装采面运输机，先把运输机机尾摆放到指定位置并预留出运输机机头、过渡槽、变线槽位置，然后开始自下而上安装中部槽子。待中部槽子安装到30架时开始安装采煤机，随后，安装剩余的槽子直至机尾。

（2）下车顺序

运输机→采煤机，转载机由机巷自移至新切眼，工作面搬家运输路线如图2所示。

图2 工作面搬家运输路线图

3.3 跳切眼期间的通风系统设计

新切眼贯通之后会导致风流短路，新鲜风会直接从机巷经新切眼进入回风巷，或者风流在新旧切眼之间形成循环风，导致新鲜风流无法进入新切眼以里的巷道和旧切眼。因此，通过控制通风断面，在新切眼安装调节风门，加装风机导风确保了跳切眼期间通风系统的稳定可靠。

（1）里段回采收尾搬家时，回采收尾前在支架上挂网，并在网下拉上钢丝绳，每0.6m一根绳。在回收搬家时，每隔5m打一个木垛，木垛之间每1m打木抬棚一架支护顶板，以确保采面有足够的通风断面，确保采面通风系统独立完整性。

（2）在新切眼下口安装调节风门，控制新、旧切眼风量，确保通风系统可靠。新切眼贯通之后新鲜风会直接从机巷进入回风巷，会造成新切眼以里无风或风量不足，通过在新切眼下口安装调节风门控制进入新切眼的风量，确保旧切眼有足够的风量满足旧切眼生产需要。

（3）在新切眼靠里处安装局部通风机保证旧切眼的风量在机巷新切眼下口向里的位置安装一台风机向旧切眼压入新鲜风流，在风巷新切眼上口向里的位置安装一台风机抽出旧切眼里的污风、瓦斯和有毒有害气体，确保旧切眼空气质量达标，这样采面两切眼都具有独立完整的通风系统。新切眼贯通后，两个切眼都可以形成完整的通风系统，满足新、旧切眼安装、回收的需要。

3.4 停采跳切眼期间的瓦斯治理

（1）工作面瓦斯涌出量测定

工作面机巷和风巷超前10m各布置2个测站，工作面均匀布置4个测站，每测站分4个单元进行测定，跳切眼期间的通风系统示意图、工作面停产期间瓦斯设点监测示意图如图3所示。每个测站和测点单元利用便携式瓦斯检测仪进行瓦斯测定。其瓦斯数据见表1所示。通过表1可知：Ⅴ测站测算的瓦斯涌出量为工作面底板瓦斯涌出量；采空区漏风携带瓦斯涌入工作面，主要距回风巷15m范围内涌出量较大，浓度较高，为上隅角瓦斯涌出量。通过表1说明，工作面停止生产期间，各测站风流稳定，采空区漏风量较少，各测站的4个测点瓦斯浓度基本相同，瓦斯涌出量稳定，主要来自于工作面底板；而回风流中瓦斯与工作面相比明显增大，说明回风流瓦斯另一个主要来源是上隅角采空区瓦斯涌出。

（2）瓦斯治理措施

① 摆设采面封堵墙

采面上隅角设封堵墙，黄泥抹缝，减少采空区漏风。并要求上下隅角不得同时进行回收作业，减少采空区漏风。

② 停采时最后3架严格按规定实施

最后3架拉超前架，拉齐与123架相错一明柱，确保风流从支架四连杆中间通过，在支架四连杆中间摆放泥袋，封堵123架与124架架间间隙。

③ 导风帘悬挂到位

采面上隅角使用导风帘引导风流吹散上隅角瓦斯，防止上隅角瓦斯积聚。导风帘长度不低于15m，吊挂时接顶接底。导风帘上端距风巷上帮0.6～0.8m，下端距煤壁1m。采面上隅角回收前，上部支架要经常洒水，以免运输支架过程中摩擦引起火花。

图3 跳切眼期间的通风系统、工作面停产期间瓦斯设点监测示意图

表1 工作面停产期间瓦斯测定

4 应用效果分析

采用快速跳切眼施工工艺后，戊9-10-22200综采工作面的回采比普通过断层方法最终缩短工期8个月。根据以往的经验，综采工作面回采期间，每班出勤45人，职工工资按200元/工计算，节约人工工资648万元。通过应用该项目，戊9-0-2220共新增原煤产量约51万t，香山矿吨煤售价为350元/t，吨煤成本为270元/t，新增利润为3061万元。因此，快速跳切眼技术的研究与实践，优化跳切眼工艺，制定可行性措施，能够实现安全高效的跳切眼。