复杂矿井综采设备安全高效安撤的研究与应用

陈 鹏，刘俊杰

（太岳煤矿，山西长治 046500）

1 项目简介

1.1 开展研究的主要原因

（1）太岳煤矿一采区和二采区南翼工作面受保护煤柱影响，走向长度布置较短，储量低，安撤（安装和撤除）工程较为频繁；由于运输路线长，运输系统复杂、能力差，造成设备安撤效率低。

（2）太岳煤矿井田处于霍山东麓山区，地形复杂，沟谷纵横，井田内陷落柱、断层较发育，煤层产状变化大，工作面切眼和顺槽受压位移非常明显，影响安撤施工。

（3）综采工作面的安装撤除，是确保矿井的正常接替的重要环节，安撤工期紧、工序多，设备体积大、吨位重，参与施工人员多，岗位相对不固定，是矿井安全管理的难点。

1.2 研究的主要方向

充分利用矿井现有设备、现有人员和井下空间，优化安装撤除路线和通风及运输系统，利用相邻待撤工作面的综机设备直接转运至待安工作面，经过研究制定出科学合理的安装撤除方法，通过科学组织、优化分工、合理安排各专业安装、撤除工序，实现综采工作面安全高效撤除、安装。

1.3 项目应用时间和地点

2019 年3 月，一采区2108 工作面回采结束后，将接采2106 综采工作面，由于没有设备可安，再加上运输系统复杂，为实现安全高效安撤，矿立项进行研究和应用。

2 研究与应用实施情况

2.1 安撤工作量

（1）生产运输设备：2108 回撤工作面长220 m，需回撤SGZ800/800 型刮板输送机1 部、ZYG6600/14/30 过渡架6 架、ZY6600/14/30 中间架142 架、MG400/920-WD 采煤机1 台、SZZ764/200型转载机1 部、PLM1000 破碎机1 台、设备列车15 辆和DSJ100/100/2×200 型胶带输送机2 部。主要设备将转运2106 工作面安装使用。因2106 工作面长度增加至260 m，还需要从地面补充40 m 面上设备。

（2）抽采系统：2106 面安装Φ426 mm 高负压抽采管路2100 m（两巷）、Φ530 mm 低负压抽采管路1100 m、放水器50个、站管100 个、各类PVC 抽采管3000 m 以上和流量计等设施。

2.2 安装、撤除遇到的主要问题

（1）运输系统复杂：从地面下一套设备到2106 工作面需要经过12 部不同绞车运输，占用人员较多，循环速度慢；副斜井绞车提升能力小，大型设备需要解体下井，在井下组装后再运至工作面，工序复杂。

（2）巷修量大：由于综机设备体积大、设备重，原设计的部分巷道高度、宽度对提升运输有很大影响，再加上巷道受压位移量较大，需要刷帮、卧底的工作量非常大。

（3）设备配备不足：矿井现有3 套综采设备，同时生产两个综采工作面，2 套在用，1 套在修，工作面储量较小，搬家倒面频繁，造成安装工期紧张。

（4）高瓦斯矿井工作面需要进行瓦斯管路安装和提前打孔抽采，因接续紧张，会出现抽采管路安装、打孔施工和设备安装平行作业现象，相互制约。

（5）通风系统安全可靠性要求比较高，为满足要求需要施工的安全设施较多。

2.3 研究安全高效安撤方法

（1）大型设备不上井，合理利用井下一、二、三采区大巷和井底车场空间进行存放和维修，在不影响正常生产运输的前提下，解决副斜井运输能力不足、地面存储空间有限的问题。

（2）提前对需要回采工作面的设备进行摸排、统计和标注，除了必须更换和上井维修的设备，其他进行井下直接转场和在工作面内维修，减少运输环节和设备配备不足问题。

（3）工作面两巷＋切眼进行多点平行作业，开展无缝衔接、有序施工，最大限度提高工效，缩短工期。

（4）合理调配人员，实现高效安撤的同时保障工作面正常生产。以安装区队人员为主，抽调采煤工区维修人员配合，组成一个综合区队，进行安撤；采煤区队其他人员抽调到生产工作面组织生产。

（5）需要补充安装40 m 的设备和维修更换设备进行井下“热备”，在回撤设备跟不上安装需要时，直接使用备用设备。

（6）在两综采工作面顺槽之间开通联络巷，设计运输通道，调整通风系统，保证安、撤施工期间，通风系统合理、稳定、可靠。

（7）采取远距离供电和支设注浆锚索等措施，减少两巷设备安装难度，加强巷道变形位移明显处的支护，保证运输系统畅通。

3 采取主要措施及优化效果

3.1 优化运输系统

在2106 胶带顺槽联络巷和切眼外150 m 区域，铺设2 个长24 m 的环形车场，避免运输期间空、重车进不去、出不来的现象；将顺槽调度绞车更换为无极绳绞车，实现连续运输，减少5 部绞车的摘挂钩时间，提高运输效率。

3.2 优化劳动组织

（1）每班分成5 个施工组：第一组负责2108 工作面的回撤，第二组负责2106 工作面切眼内设备的安装，第三组负责2106胶带顺槽的设备安装，第四组负责沿途路线提升运输，第五组负责物料供应和设备维修。形成多地点、多环节平行施工。

（2）撤除安全定置管理法：对人和物两个方面进行安全定置管理，以现场作业人员的定置作为核心内容。对人采取安全思想定位和“定片、定人、定岗、定责、定量、定时”的“六定”管理，对物采取“定位、定量、定标、定期、定人”的“五定”管理，最终形成精细化、标准化、程序化的安撤安全管理体系。

（3）科学分组法：根据职工特长，将人员分为“回撤组、运输组、安装组、维修组”，科学组织，安全施工。

（4）区域划片管理法：安全隐患实施区域整改责任制，实行“谁的区域谁负责、谁的隐患谁闭合”，实现隐患整改率达到100%。

3.3 合理调整通风系统

3.3.1 通风方式及路线

两个工作面进行转场安撤时，在回撤工作面未撤支架前，采取“两进两回”的H 形通风方式；在回撤工作面回撤支架后，采用“两进一回”的W 形通风方式。安撤结束后工作面恢复U 形通风方式（图1、图2）。

图1 未撤支架前H 形通风系统

图2 回撤支架后W 形通风系统

（1）H 形通风路线：①地面（新风）→斜井→井底车场→一采区轨道上山→2108 胶带顺槽→2108 切眼→2108 轨道顺槽→一采区回风巷→南总回风大巷→回风立井→地面（乏风）；②地面（新风）→斜井→井底车场→一采区轨道上山→2106 轨道顺槽→2106 切眼→2106 胶带顺槽→一采区回风巷→南总回风大巷→回风立井→地面（乏风）。

（2）W 形通风路线：①地面（新风）→斜井→井底车场→一采区轨道上山→2108 胶带顺槽（局扇）→2108 切眼→运输联络巷→2106 轨道回风联巷→一采区回风巷→南总回风大巷→回风立井→地面（乏风）；②地面（新风）→斜井→井底车场→一采区轨道上山→2106 胶带顺槽→2106 切眼→2106 轨道顺槽→2106 轨道回风联巷→一采区回风巷→南总回风大巷→回风立井→地面（乏风）。

3.3.2 安撤工作面风量计算

每个综采工作面实际需要风量，应按气象条件、瓦斯、二氧化碳涌出量和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值，计算确定2106 采煤工作面需风量为1078 m3/min，在风速上、下限范围以内。安装和回撤工作面各按综采工作面1/2 计算为539 m3/min，在风速上、下限范围以内；两个工作面同时进行安撤，需风量按照最高值配，即1078 m3/min，满足安全生产要求。

4 推广应用情况

通过在2108 工作面回撤和2106 工作面安装平行作业研究和运用，在人员不增加的前提下，用时45 d 完成了90 d 的工作量。经过总结经验，在2206 和2208 工作面安撤平行作业时，时间缩减到30 d，效率明显提升，效果更好。实现了4 个工作面的安全高效安撤，缩短矿井单面生产时间75 d，减少工时3375 个，减少支出125 万余元，每天按照保守2000 t 产量计算，为矿井创造效益1500 万元，并节约维修费用300 万元，应用效果非常好。