基于全因素考虑和多部门参与的综采面精益化设计研究

彭海兵

(神东煤炭集团补连塔煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017209)

0 引言

在传统意义上，人们往往认为综采工作面的设计全部是采矿专业技术人员的工作，不需要其它相关部门参与，但在实际生产过程中，综采工作面设计涉及到采掘、机电、一通三防、地质防治水等许多方面，在设计过程中需要专业人员提出针对性的意见。采矿工程技术人员要在听取和综合考虑相关部门多方意见和建议的基础上开展设计工作，这样才能全面考虑各种因素，确保综采工作面设计的可靠性。反之，如果各相关部门不参与设计，就会出现考虑不全面的情况，从而出现各种各样的问题，甚至造成工程返工，既影响了矿井正常生产，也带来了安全隐患。特别是在神东这种生产机械化程度高的企业，机电设备和搬家倒面设备类型多，需要考虑的因素也更多，保证设计的准确性的意义就显得更加重要。因此文中提出了基于全因素考虑和多部门参与的综采面精益化设计方法，各相关部门均参与到综采面设计，保证设计质量，下面对该方法进行详细介绍。

1 综采工作面主要巷道布置

神东矿区是我国重要的煤炭生产基地之一，矿区煤层赋存浅埋深、多为近水平煤层，矿井也大多采用平硐或斜井开拓，部分矿井采用盘区开拓方式，开拓方式相对简单。综采工作面设计的主要巷道通常包含有6条，分别为辅助运输顺槽、主运输顺槽、回风顺槽、切眼、回撤通道和回撤辅巷，巷道布置示意如图1所示。这6条巷道中辅助运输顺槽的主要作用是用于进风和搬家倒面特种车辆运输以及正常生产期间的辅助运输；主运输顺槽的主要作用是安装胶带机，用于运输煤炭；回风顺槽的用途是用于工作面的回风；切眼的用途是安装新的综采工作面的回采设备；回撤通道的用途是回撤综采工作面的设备；回撤辅巷的用途则是为了辅助综采工作面的设备回撤，实现多通道作业，提高综采工作面的回撤速度。

图1 综采工作面主要巷道布置示意

从巷道的用途出发，逐一对每一条巷道尺寸的确定方法进行了研究，神东矿区综采工作面主要巷道尺寸确定的方法和神东矿区常用采高巷道尺寸统计，见表1。

表1 神东矿区综采工作面主要巷道尺寸确定的方法和常用巷道尺寸 单位：m

2 综采工作面设计参与部门及考虑因素

设计综采工作面需考虑的内容主要包含采掘、一通三防、地质防治水、机电运输、供电、供排水等。在神东矿区矿井科室设置中，采掘业务对应的部门是生产技术科；一通三防业务对应的部门是通风科；地质防治水业务对应的部门是地质防治水科；机电运输、供电和供排水等业务对应的部门是机电科。

设计综采工作面各方面主要考虑因素。采掘方面主要考虑保证采掘设备安装回撤需要，以及保证工作面正常生产所需的巷道尺寸；一通三防方面主要考虑通风设施安装位置的巷道设计到位；地质防治水方面主要考虑施工探放水孔所需的巷道设计到位；机电方面主要考虑保证主辅运输、管路安装和供电电缆安装的相关巷道和工程一次性设计到位。

3 综采工作面设计全因素分析

下文针对上述在设计综采工作面时需要考虑的因素进行详细分析[1-4]，主要从采掘、通风、辅助运输、主运输、供排水和供电等方面进行介绍。

3.1 采掘方面

采掘方面主要考虑综采设备安装回撤的需要和工作面正常生产时的巷道尺寸需要。其中综采设备安装需要考虑因素的关键点如图2所示，具体考虑因素及施工要求见表2。

表2 保证综采面设备安装回撤考虑因素及施工要求

图2 保证综采面设备安装回撤考虑因素位置示意

3.2 通风方面

从通风系统考虑，巷道断面必须满足风量配备，确保在掘进和回采期间保证工作面均能够形成独立的通风系统[5-7]；并提前考虑安装通风设施的需要，例如安装风门的位置要提前保证巷道底板平整，巷道的高度和宽度满足安装风门需要，安设隔爆水棚的位置提前考虑所占的高度。

综采工作面设计在通风方面需要考虑的因素关键点如图3所示，具体考虑因素及施工要求见表3。

表3 保证综采面通风系统的考虑因素及施工要求

3.3 辅助运输方面

辅助运输巷道的尺寸要满足辅助运输车辆行驶的需要，确保运输巷与运输设备最突出部分的最小间距要符合《煤矿安全规程》的要求，神东矿区部分常用辅助运输车辆参数统计表，见表4。辅助运输巷道的净尺寸必须满足辅助运输车辆行驶的需要[8-9]。

表4 神东矿区部分常用辅助运输车辆参数统计

3.4 主运输方面

由于胶带机的最高点在转载机机头位置，因此主运输顺槽的高度必须高于转载机机头高度，顺槽宽度考虑胶带机正常运行时对行人宽度的需要[10-11]，综采工作面设计在主运输方面需要注意的关键点如图4所示，保证综采面主运输系统的考虑因素及施工要求见表5。

表5 保证综采面主运输系统的考虑因素及施工要求

图4 保证综采面主运输系统正常运行的关键点示意

3.5 供排水系统方面

从供排水系统考虑，根据涌水量情况，计算排水系统能力，综合考虑所需安装管路数量，在设计时预留出巷道安装管路的空间[12]。综采工作面设计在供排水方面需要注意的关键点，如图5所示。

图5 保证供排水和供电系统需要注意的关键点

大巷向顺槽开口时，对应的顺槽口施工龙门挑顶，在整个巷道顶板挑宽1 m深0.5 m的顶槽，两端平缓过渡，如图中1处。

在回撤辅巷外施工一个水仓，确保在工作面贯通后仍然有排水系统，如图中2处。

每500 m设置一个水仓，位置尽量设计在巷道局部低凹的区域，水仓施工时尽量拉底。顺槽水仓对应的巷道对龙门挑顶，在整个巷道顶板挑宽1 m深0.5 m的顶槽，两端平缓过渡，如图3中处。

在回撤辅巷对应回风顺槽的位置同样施工龙门挑顶，在整个回撤辅巷宽度的顶板挑宽1 m深0.5 m的顶槽，两端平缓过渡，如图中4处。

3.6 供电系统方面

供电系统在综采面设计中需要注意的因素较少，主要是保证各种电缆挂设的施工方便，例如在穿过立交桥面时预留好电缆孔，电缆孔的施工位置如果在胶带机巷，要合理设置电缆孔位置，保证电缆不要出现跨过胶带机的情况，以便于电缆管理。

以上就是综采面设计过程中，在采掘、通风、辅助运输、主运输、供排水系统和供电系统方面需要考虑和注意的全部因素，在设计综采工作面时要全面考虑这些因素。

4 结论

结合神东矿区生产技术实践，采取基于全因素考虑和多部门参与的综采面设计方法，让多个部门参与到综采工作面的设计中，有效保证了综采工作面设计考虑因素的全面性，提升了设计质量，实现了综采工作面的精益化设计。