大倾角中厚煤层综采设备快速同步撤安工艺应用

2021-11-18侯李锋梁国栋黄正平李虎杨磷陈俊杰董

现代矿业 2021年10期

侯李锋梁国栋黄正平李虎杨磷陈俊杰董明

（1.四川川煤华荣能源有限责任公司花山煤矿；2.四川川煤华荣能源有限责任公司太平煤矿）

受陆相沉积变化，宝鼎矿区煤层厚度、倾角变化较大，地质条件极复杂，开采难度极大。其中，花山煤矿开采的24012工作面为1#煤层，由于煤壁普遍变薄，造成无法正常开采。鉴于1#煤层属主焦煤，热量为35 162 kJ，具有较高开采价值，故考虑对工作面进行改造，对综采设备进行更换。

为减少煤柱损失，最大限度进行资源开采，本工程项目以24012工作面采取采煤机割煤、打设锚网支护，施工回撤、安装一体化通道，从而实现快速回撤、安装综采设备为工程背景，展开大倾角中厚煤层综采设备快速回撤、安装工艺的应用。

1 工作面概况

1.1 地质概况

24012综采工作面位于花山煤矿+900 m水平四采区，该工作面回采1#煤层，平均走向长为1 249 m，平均倾斜长为118 m，平均倾角为35.5°，煤（岩）最大厚度为3.5 m，最小厚度为0.6 m，煤层顶底板情况如表1所示。

1.2 地质变化概况

24012工作面自开采以来，煤层变化较大，从刮板输送机机头至机尾不同程度受变薄带影响，采煤机无法截割坚硬的岩石（f=4～7），需要人员进入煤壁采取人工打眼松动爆破，安全系数较低；部分液压支架护帮板、立柱无法正常使用，难以修复；采煤机滚筒截齿齿座磨损较大，日常检修工作量大；工作面刮板输送机服务年限较长，设备老化严重。根据工作面煤层变化情况，采高平均在1.2～1.5 m，适合采用ZQY2800/09/24型液压支架配套的相关设备进行开采，工作面综采设备亟需更换。

2 改造方案

传统工艺为施工双通道，即回撤通道和安装通道，分别进行设备回撤、安装。

为保障矿井生产接续，实现工作面综采设备同步回撤、安装，需施工回撤、安装一体化通道，最后进行综采设备同步回撤、安装［1-5］。

3 同步撤安工艺

3.1 防窜矸

（1）回撤、安装一体化通道宽度为7.0 m，其中支架顶梁上宽度为4.0 m；通道宽度为3.0 m，高度为2.2 m。

（2）按从上往下的顺序打设一排锚杆（索）+倾向钢筋托梁+金属网+钢丝绳联合支护顶板，割煤2刀再打设一排支护，如此循环，每割煤2刀后打设一排支护，待支架顶梁全部处于锚杆（索）支护下，再施工回撤（安装）通道（宽度为3.0 m，高度为2.2 m）。

（3）沿倾向在每排锚杆托盘（锚索槽钢）下挂旧钢丝绳（直径不小于21.5 mm），保证顶板支护成整体，防止顶板窜矸伤人的风险。

3.2 防输送机下滑

采用3根单体液压支柱每间隔10架（15 m）在工作面刮板输送机销轨上支设一组压戗柱，压戗柱迎山角度适当。工作面每隔15 m（10架）打设一组2根单体液压支柱，防止摘溜后刮板输送机下滑。撤安一体化通道支护平面、剖面示意图见图1、图2。

3.3 工作面设备同步回撤、安装工艺

（1）采煤机、刮板输送机中部槽按从上往下的顺序依次回撤、装运。

（2）液压支架回撤及安装顺序：从机尾第一架按从下往上顺序逐架依次回撤（安装）。

（3）液压支架降柱时，采用远距离阀组操作单体液压支柱拉移支架至煤壁，绞车配合调向使支架顶梁朝向回撤通道上口，使用绞车将支架拉至上口装车。回撤、安装的设备车在回风巷错车及装车见图3。

（4）先回撤2架支架，保证安装空间倾斜长度达到3.0 m及以上时，每回撤一架ZF5000/15/30型液压支架后，安装一架ZQY2800/09/24型液压支架和2节SGZ-730/200型刮板输送机中部槽。设备回撤、安装空间及线路见图4。

（5）按上述（2）、（3）、（4）步骤，直至完成工作面设备的同步回撤、安装。

4 工艺优势

4.1 工程量

传统工艺先施工回撤通道、回撤绞车硐室，再施工安装通道、安装绞车硐室，工程量约为2 952 m3。同步快速回撤、安装工艺只需一次性施工撤安同步通道，再施工撤安绞车硐室，工程量约为2 131 m3，节约工程量约为800 m3。

4.2 安全性

同步撤安工艺施工一体化通道采用锚杆（索）+倾向钢筋托梁+钢丝绳联合支护顶板，杜绝了同步撤安上方窜矸的风险，安全系数较高。

4.3 及时性

传统工艺从施工回撤通道、安装通道、绞车硐室至完成设备更换需要近3个月时间完成；而同步撤安工艺从施工一体化通道、绞车硐室至完成设备更换需要2个多月，节约近20 d时间。

4.4 经济性

传统工艺需要留设20 m煤柱再施工安装通道，浪费煤炭资源约8 000 t，损失约上千万元；而同步撤安工艺无需留设煤柱，没有造成煤炭资源浪费，可节约上千万元。

4.5 直接经济成本

传统工艺需要材料投入、人员工资等约为300万元；同步撤安工艺需要材料投入、人员工资等约为200万元，节约100万元。经济效益对比见表2。

5 应用效果分析

通过快速同步回撤安装的工艺实践，提前进行了锚网支护，有效地控制了同步回撤、安装期间的顶板管理、防飞石、防窜矸、防输送机下滑等技术难点，安全地进行了设备原地置换，实现了安全生产，减少了一条通道的施工，减少了局部通风机的安全监管，节约了用电，该工艺共用时间68 d，比传统工艺提前近20 d时间；此工艺下，多开采煤炭近8 000 t，创造经济价值1 000万元；保障矿井生产接续作用凸显，间接盈利数千万元。