“刀把式”综采工作面单轨吊新工艺实践

刘永生

（中煤新集刘庄矿业有限公司，安徽 阜阳 236200）

1 工程概况

1.1 工作面概况

刘庄煤矿151102 工作面设计为“刀把子”型，轨道顺槽可采走向长度1190 m，其中轨道顺槽里段长254 m；胶带顺槽可采走向长约为1170 m，设计工作面里切眼长150 m，延面切眼长130 m；煤厚3.60～5.10 m，平均厚度4.66 m，可采储量为186.5万t。工作面选用ZZ-13000/27/60D支撑掩护式液压支架，切眼安装92 架，延面切眼安装75 架。

1.2 单轨吊运用现状

目前刘庄煤矿单轨吊辅助运输逐步取代地轨运输，在“刀把式”工作面中，单轨吊作为辅助运输系统，掘进期间已安装到位。传统运输方式在延面切眼支架安装前，将里段使用的各种材料设备提前运输到位，然后将延面切眼以里范围内单轨吊系统拆除。工作面回采至对接位置前，采用人工抬运方式，将工作面内单体、交接顶梁、回撤的不同管径管路等材料搬运至延面切眼以外，最后用单轨吊转运回收升井。“刀把式”工作面单轨吊路线如图1所示。

图1 “刀把式”工作面单轨吊路线

2 单轨吊新工艺运用实践

2.1 单轨吊延伸方案

根据“刀把式”工作面特点，为降低职工劳动强度，回采期间延伸单轨吊势在必行，为此提出两套延伸方案。

方案一是将延面切眼再刷宽，在架前安装单轨吊。该方案单轨吊安装使用较方便，但切眼总宽度达12 m，切眼刷扩时间长，工作面安装工期增长，接替紧张，施工和支护困难大，不利于顶板安全，且人力、物力投入大。

方案二是利用已安装支架做支撑点，将单轨吊梁悬吊在支架顶梁上，支架前探梁收回至原始位置，前探梁至煤壁空间满足单轨吊运送设备及材料需要。该方案需要确保支架支撑力满足要求，但施工速度快，支架安装完毕后再安装单轨吊梁，对安装工期无影响。

具体固定方案：将支架前探梁油缸一端销子拆除，油缸捆绑在顶梁上，原油缸固定点作为单轨吊梁生根点，使用单轨吊专用锚链吊挂单轨吊梁。

通过对比优化后两个方案工期、刷扩工程量、材料费、工期影响，方案二明显优于方案一。两方案均无实践经验，此次实践优先选用方案二。

单轨吊延伸方案对比见表1。

表1 单轨吊延伸方案对比表

2.2 单轨吊起吊能力验算

2.2.1 单轨吊机车牵引力核算

生产中使用DZ2200 3+2+3（8 驱）机车运输，单轨吊轨道采用Ⅰ155 型工字钢（140 V），长度为2.6 m，起吊梁选用SLG8.2 型（最大起吊重量28 t）。单轨吊起吊能力验算具体参数见表2。

表2 单轨吊起吊能力验算参数

F = (W1+W2+W3+W4)×(sinα+ f×cosα)×g

= (12.5+5.64+0.5+28)×(sin 16°+0.03×cos 16°)×9.8

≈138.99 kN ＜200 kN

按机车单次最大载重量计算时，牵引力满足要求，回采过程中最大起吊重量为17 t，故单轨吊满足运输要求。

2.2.2 支架承受荷载核算

8 驱单轨吊全长26 m，运行过程中始终占据11节单轨吊梁，共有16 台支架同时作为起吊点，每个起吊点承受重量为（12.5+5.64+0.5+17+1）/16=2.3 t，ZZ-13000/27/60D 支架初撑力工作面阻力13 000 kN，完全满足单轨吊运输需要。

图2 单轨吊新工艺方案

2.3 单轨吊新工艺运用实践

（1）回采期间，首次将单轨吊延伸至“刀把式”里段，轨道顺槽里段超前支护段使用的单体托棚、木料，工作面更换大型设备配件等均由单轨吊运送至工作面。

（2）工作面对接前，使用单轨吊将里段回收的瓦斯抽采管路、风水管路、单体、铰接顶梁和木料等快速转运出延面切眼以外。

（3）工作面对接期间，采用单轨吊将里段拆除的运输机电机、过渡槽快速转运到延面切眼新机尾位置，取消传统慢绞拖拽拉移。

2.4 单轨吊新工艺运用效果

2.4.1 劳动强度低、工效高

（1）优化后工作面里段使用材料设备采用单轨吊运输，避免人工搬运，大大降低了职工劳动强度，安全风险等级同时降低。

（2）工作对接过程中，单轨吊取代慢绞和手拉葫芦，将对接期间拆除的运输机机尾电机、过渡槽等设备快速转运至新机尾位置。对接设备运输到位后，中部运输机对接、新机尾电机安装和单轨吊梁拆除同步施工，实现平行作业，将传统工作面对接时间由3～4 个圆班缩短至4 个小班。

2.4.2 安全效果显著

（1）新工艺使用前，里段工作面使用的材料设备运输主要经过延面切眼支架立柱中间，行走空间狭小且行走不便，大大增加人工搬运安全风险。使用单轨吊延接新工艺后，里段生产期间使用的各种材料及对接前回撤的材料设备，均可使用单轨吊运输，运输速度快，安全效果显著。仅151102 工作面转运材料有：单体约120 根，铰接顶梁120 根，瓦斯管路100 根，风水管路150 根。

（2）利用单轨吊取代慢绞和手拉葫芦转运对接期间设备，有效避免慢绞拖拽运输机机尾电机、过渡槽等设备过程中断绳、放大滑等不安全风险，避免手拉葫芦断链伤人风险。

2.4.3 社会效益明显

（1）“刀把式”工作面布置优化了采区工作面布置方案，单轨吊新工艺的运用，进一步优化了工作面生产系统。

（2）单轨吊新工艺的运用，优化了辅助运输系统，极大降低了职工劳动强度。工作面对接过程中，单轨吊取代了各类绞车使用，缩短了材料设备运输时间，工作效率显著提升。

（3）单轨吊新工艺的推广，进一步降低工作面作业人数， “一优三减”工作取得实效，符合当下煤炭行业发展趋势。

3 结论

新生代从事煤矿工作意愿低，煤矿职工老龄化趋势不可避免，繁重的体力劳动已不符合煤矿发展趋势，煤矿招工难倒逼煤矿由半机械化、机械化向自动化、智能化过渡。煤矿大力进行设备更新换代，设备越发展越笨重，必须对辅助运输系统进行优化创新。通过深入开展技术经济一体化工作，充分发挥技术对安全、生产、经营工作的支撑作用，利用技术创新实现降本增效，最大程度降低企业生产成本，创造经济效益，努力提高企业市场竞争力。