综采设备快速搬家技术研究

2021-01-20山西焦煤霍州煤电集团丰峪煤业安装分公司山西霍州031400

中国矿山工程 2020年6期

杨鹏(山西焦煤霍州煤电集团丰峪煤业安装分公司，山西霍州 031400)

1 前言

综采设备搬家是综采工作面开采过程中必要环节，提高综采设备搬家速度对提升矿井煤炭开采效率具有重要意义[1-2]。现阶段矿井综采设备搬家多是以胶轮车运输为主、轨道运输为辅的搬家方式，液压支架回撤采用单通道单向回撤方式，采用上述搬家方式设备搬家效率低下，持续时间长，影响矿井综采工作面高效生产[3-5]。本文以山西某矿5103综采面为工程背景，采用无轨胶轮车结合单通道双侧回撤方式实现了综采设备的快速搬家倒面，现场应用取得显著效果。

2 工程概况

山西现开采5号煤，煤厚2.5m，伪顶为不稳定页岩随采随落，直接顶为砂质泥岩，基本顶为中砂岩，直接底为泥岩。5103工作面设计走向1 530m、斜长260m，采用综采方式开采，5103工作面开采完毕后设备搬运至临近的5105工作面。在5105工作面内共掘进有主运巷、辅运巷及回风巷三条回采巷道，在主运巷与覆运巷间布置6条联络巷。具体在5103综采工作面布置的综采设备型号、数量见表1。

表1 采面综采设备型号

3 综采设备搬运准备工作

3.1 综采设备搬运准备

5103综采工作面设备搬运采用的设备主要为铲板式搬运车、支架搬运车，并采用慢速绞车辅助运输。根据综采工作面布置的运输巷及辅助运输巷空间面积及工作面综采设备布置情况，采用的型号为LWC- 50T、MH- 40支架搬运车运输工作面支架，该搬运车长×宽×高=5 543mm×3 540mm×1 717mm，转向角最大为46°，转弯半径最小为2 974mm。采用铲板车(型号WC25EJ)运输采煤机、刮板机机头及机尾、开关列车等。在5103工作面主运巷、回风巷内分别布置一台功率11.4kW型号JD- 1慢速绞车，用以托运管线、回收单体及溜槽。在临近的5105工作面主运巷联络巷内布置一台功率25kW型号JD- 2调度绞车，从而便于调整开关列车、转载机、破碎机等设备位置。

对原有的运输巷进行改造从而可以满足无轨胶轮车运输需要，重点改造工作：对运输巷进行扩帮，确保无轨胶轮车两侧与巷帮间间距在400mm以上；对5103主运巷、回风巷进行扩帮及顶板强化支护，同时对5105主运输5号、6号联络巷以及主运巷与切眼交汇处扩帮、抹角及顶板强化支护；对无轨胶轮车通过巷道底板进行拉底；巷道改造后可以满足无轨胶轮车掉头、转弯需要。

3.2 综采设备运输方案

在5103综采工作面液压支架回撤采用单通道双翼回撤方式，具体回撤方案：先将综采工作面采煤机、刮板机、破碎机等设备安全回撤完毕后，采用混凝土对工作面回撤通道底板进行硬化。工作面1～70号向机头方向回撤，71～145号支架向机尾方向回撤，实现两侧支架同时回撤，提高支架回撤搬运效率，降低设备搬家耗时。

工作面设备回撤之前就对5103回风巷、主运输巷及工作面切眼提前进行底板硬化，在5105工作面切眼靠近主运输巷位置开始安装布置采煤机。因而在5105工作面施工切眼时就在靠近主运巷30m范围内增加1.5m切眼宽度。

4 综采设备拆除及运输

综采面设备回撤涉及多个方面，工作量大同时设计工序繁多，有多个交叉作业，因此应对综采设备拆除及搬运做出系统分析，寻求合理的运行线路[6-7]。通过对综采面现场分析发现，综采液压支架回撤、搬运环节占据整个综采设备搬家倒面时间70%以上，综采液压支架搬运效率直接影响综采面搬家效率。

4.1 工作面辅助设备拆除及运输

工作面辅助设备有开关列车、破碎机转载机等，应根据设备自身特点及安装位置合理的确定拆除及运输线路。

1)开关列车

首先开关列车停止供电并列车间连接杆断开，整理好管路及电缆，用铲板车按照从里到外顺序用开关列车各节及配套的设备依次运输至5105综采面5号联络巷位置，从5103工作面辅运巷→5煤辅助运输巷→5105辅运巷→5号联络巷。

2)破碎机及转载机

破碎机、转载机拆除按照下述顺序进行：先断开固定设备链条，并拆除减速器、设备连接的凹凸槽，最后实现破碎机、转载机拆除。在设备拆除过程中依靠绞车、单体对设备位置固定或者调整。采用铲板车对设备进行搬运，具体路线：5103主运巷→5煤辅助运输巷→5105辅助巷→联络巷→5105主运巷。

4.2 刮板机拆除及运输

刮板机按下述顺序拆除：机尾电动机减速器→机尾→中部槽→机头电动机减速器→机头。在对5103回撤线路进行硬化后在机头、机尾处断开大链，通过液压绞车将刮板链拉至临近的5105工作面切眼。刮板输送机中部槽运输从两侧同时进行，具体的运输线路：5103切眼→回风巷、主运巷→5煤辅助运输巷→5105主运巷→切眼。

4.3 采煤机拆除及运输

采煤机停采位置位于5103工作面机尾处，采煤机拆除顺序为采煤机滚筒→摇臂→机体。用铲板车将拆除下的滚筒、摇臂、机体等通过5103工作面主运巷运输至5105工作面切眼，运输线路：5103工作面主运巷→5煤辅助运输巷→5105辅运巷→5105切眼。

4.4 液压支架回撤及运输

在5103工作面内采用单通道双翼回撤液压支架，1～70号支架从机头方向运输、71～145号支架从机尾方向运输，从而降低液压支架回撤、运输耗时，提升综采面设备搬运效率。在液压支架回撤时将前架当做掩护支架，采用慢速绞车、导向滑轮在前架支架掩护下将后架拉移至回撤通道，通过支架运输平板车将支架运输至5105工作面切眼。具体支架的运输线路：5103主运巷、回风巷→5煤辅助运输巷→5105辅运巷→6号联络巷→切眼。具体液压支架回撤线路如图1所示。

图1 液压支架回撤线路

5 综采设备安装

5.1 液压支架安装

搬运至5105工作面切眼内的液压支架安装顺序：机尾过渡支架(4架)→中部液压支架(145架)→端头支架(3架)。采用临时乳化液泵为液压支架供液，及时安装推拉销，液压支架升架后应确保支架顶梁与顶板间接触密实，达到预先设定的初撑力。

5.2 刮板输送机安装

运输至5105切眼内拆卸的刮板输送机安装顺序为：机尾→中部槽→机头过渡槽→机头。在刮板输送机安装过程中应先清理切眼机尾处的杂物，待刮板输送机过渡槽、变线槽以及机头待采煤机安装完毕后再进行连接。安装完成的刮板输送机刮板链应确保不出现交叉或扭转现象，在安装刮板输送机同时应同步安装主运巷内的其他设备。受到辅运巷以及切眼空间限制，应尽量避免液压支架、刮板输送机同时在切眼内安装，尽量错开布置。

5.3 采煤机安装

用铲板车将采煤机机体、滚筒以及摇臂运输至切眼扩帮处，将机身与已安装好的刮板机溜槽对接，随后安装摇臂及滚筒。最后连接采煤机电源线、水管以及控制线，确保各连接线满足防爆要求。

5.4 辅助设备安装

具体安装顺序：转载机机尾→破碎机→凹凸槽→转载机机头→开关列车。在5105主运巷位置组装转载机机尾，并通过单体、钢丝绳及铲板车辅助安装破碎机电机及减速器，转载机机头与按照相同方式安装电机、减速器。设备安装完毕后重点应检查减速器、电动机内油质油位；液压管路间连接是否准确，供电线路接头处防爆措施是否可靠。在开关列车上安装的阻车器应确保有效，单吊轨安装必须可靠。

6 效益分析

在5103工作面采取用单通道双回撤方式，液压支架回撤耗时缩短至少1/2，整个工作面综采设备回撤耗时共计20d，为5105工作面后续生产赢取了时间。在工作面回撤时了回撤区顶板支护材料消耗，整个综采设备回撤可节省锚杆、锚索分别为800根、400根，降低坑木、金属网片使用量约58m3、400张。通过提升回撤效率，降低用工量，预计可降低人员成本约为30万元。