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“刀把式”综采工作面单轨吊新工艺实践

2020-12-16刘永生

山东煤炭科技 2020年11期
关键词:顶梁新工艺工作面

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。

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