复杂矿井综采工作面快速搬家的探索
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摘 要：我国地质条件单一的大采高综采工作面的综采设备发展水平已经达到或超过发达国家水平。但是复杂条件下综采工作面的快速搬家仍然没有实现突破，我以开滦东欢坨矿业分公司为例，探索大水矿井条件下综采工作面实现快速搬家及其优化方案。
关键词：综采工作面 综采设备 快速搬家
中图分类号：TD823.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0098-01
我国地质条件简单的大采高工作面综采工作面设备总重已发展到8500 t以上。其中，液压支架重量已发展到43 t（采高63 m），工作面端头支架重已达46 t，工作面长度已由100～150 m提高到300 m。支架数量由100架左右提高到近180架。支架总重由1500 t提高到7500，提高了5倍多。如此重量级的综采设备的快速搬家已经形成了成套理论。但是我国大多数煤矿仍然为地质条件较为复杂的难采煤矿。地质条件复杂包括：水大，高瓦斯，断层多，地质构造复杂等，实现难采煤矿综采工作面的快速搬家才能从根本上改善煤矿开采现状，减少资源浪费，提高产能。
1 东欢坨矿地质条件及其复杂性
东欢坨矿业分公司位于河北省唐山市丰润区境内，地处韩城镇与新军屯之间，其地理位置为：东经117°57′32″～118°03′18″；北纬39°33′42″～39°40′51″。
井田位于开平煤田西北侧，开平煤田地层属华北型沉积。煤田古生代地层广泛分布，上部石炭-二叠系为含煤岩系，各系、统间多以整合或假整合接触。井田含煤地层为石炭、二叠系，上覆冲积层，含煤地层基底为中奥陶统灰岩，含煤地层层组划分为：唐山组、开平组、赵各庄组，大苗庄组及唐家庄组五段地层。
井田位于车轴山向斜的东南翼，从区域水文地质条件分析，整个车轴山向斜位于开平煤田的西北部，自成一独立的隐伏向斜，向斜上部被松散的巨厚第四系冲积层覆盖，车54、车60钻孔以北为厚度小于180 m的宽缓平台，向南逐渐增厚，到南部边缘厚度达到650 m，第四系底部卵砾石层厚约20～300 m，该含水层水量充沛，构成各煤系含水层的补给水源。石炭-二叠系煤系含水层位于第四系冲积层之下，地下水主要赋存于砂岩裂隙之中。下伏中奥陶统灰岩，裂隙、岩溶发育，含水丰富。其中9#和第12#煤层顶底板破碎。
2 东欢坨矿综采工作面搬家现状
我矿回撤的方法基本是原始的用绞车拉拽。将液压支架从回采完毕的工作面回撤后上井，在井上检修，然后再从井上下来，运输至安装工作面。这既增加了安装成本，又影响搬家时间。3088回撤工作面采用77组ZY9200-22/46型液压支架和6组ZYG9200-22/46型端头液压支架进行支护。回撤时采用上出口和采面回撤绞车配合将液压支架将支架解体为顶梁、掩护梁、底座和大柱三部分，然后分别拉至上出口装车运出。
回撤工作面回撤过程中存在的实际问题：（1）回撤工作面一个显著特点随着开采深度的增加瓦斯涌出量增大。（2）东欢坨矿很多巷道底板为遇水膨胀的“白沙矸”，为斜巷运输液压支架带来很大困难。（3）3088工作面回撤过程中由于工作面放置时间较长，上顶的顶网和钢丝绳腐蚀严重，在回撤时经常出现老塘侧冒落煤矸石和上顶钢丝绳断裂情况，严重影响了回撤进度。
2286工作面安装工艺是利用绞车将分体的液压支架运输至风道组装平台处，然后由组装平台将液压支架组装，然后直接下松至切眼安装定位。
安装工作面安装过程中存在的实际问题。
（1）切眼为异性棚子支护的切眼，上顶跨度最大宽至8 m，增加了顶板维护难度。安装过程在回老塘侧棚腿与上顶直拉杆和卡缆过程中上顶变形严重，使顶梁不能充分接顶。（2）工作面上风道所铺设的高压供回液管路在进行试液过程中出现多处跑液现象，移交给综采队后仍然对采煤工作造成了一定影响。（3）安装工作面的上风道是辅助运输的重点部位，多个安装工作面的上风道修道完毕后在后期仍需要浪费大量人力调道。
3 综采工作面搬家优化方案
以2286安装和3088回撤为基础经验，我重新审视了2286和2284倒装方案，并根据安装和回撤工作面出现的实际问题提出优化方案。
（1）从掘进回采巷道开始就为搬家倒安装准备好巷道，为相邻工作面间倒安装提供条件。我矿设计部门已经根据优化设计方案对巷道重新进行了布置，使2284上风道和2286上风道直接相通，简化运输路线，提高运输效率。（2）对于瓦斯问题采取的优化方案是加大风机功率从而加大回撤工作面的通风量，风机风量越大所用的风筒直径也越大，回撤工作面的巷道空间狭小，导致了支架车刮卡风筒现象严重，由此引发的瓦斯事件较多，会影响回撤工作效率，因此我区在以后的回撤工作面应加强对风筒的吊挂管理，并研究减小风筒占用巷道过支架车空间的方法，逐步降低支架刮卡风筒几率，减少漏风率。对于易于积聚瓦斯的区域将给予接三通或设置风障的方法稀释瓦斯。最终实现对瓦斯的全面治理。（3）对于巷道底板较软问题我的优化方案是加固轨道方面多做文章，治理斜巷积水，使轨道保持干燥，延缓底鼓，并及时对巷道内的所有轨道进行严格的加固，消除支架车落辄现象。（4）对于放置时间较长的大采高回撤工作面我的优化方案是：首先要求采区在收尾期间使用新型加密塑编顶网对工作面上顶进行支护，使用更粗的钢丝绳。其次改进回撤工艺，回撤期间加强对老塘侧的支护，对底板进行改造，减小底板摩擦系数，使支架更容易拉出调向，从而防止回撤绞车绳断绳抽人。（5）对大断面异性棚子支护的安装工作面，应该加强对上顶的维护。优化方案是改进安装工艺，将全断面的异性棚子全部回撤并且保证工作面不出现劈帮冒顶，从而降低安装成本。（6）对上风高压供液进回液管路漏液问题，我的优化方案是提前组织在井上试液，保证下到井下的高压管路都是合格品。吊挂过程中采用成套的柔性防震材质吊钩将高压管路吊挂在钢丝绳上，钢丝绳固定在巷帮棚子上。这既减少管路在供液过程中的压力损失，增加了管路的使用寿命，进而为综采队提供更好的采煤条件。（7）对于修道问题的优化方案是在施工过程中严格执行修道标准，并请地测科在巷道上顶打线，严格按线施工；对道枕进行优化，将原道枕上的焊接压板改为可松紧的螺丝压板，将螺丝眼定位准备，这避免了焊接不牢固而导致的道枕报废现象，同时保证修道质量，提高修道效率。8、大型高端液压支架组装平台一般较为传统，应与科研机构共同开发智能型自动化程度较高的液压组装平台，实现支架组装的智能化和数字化。
4 对地质条件复杂矿井搬家的展望
未来综采工作面的搬家效率的提高，一定是依靠科技的不断发展的，未来的液压支架能够实现自身有移动功能，并且与支架平车相互配合，实现自移的同时实现自卸；液压支架的组装方面能够实现“变形金刚”式智能组装，大幅度提升组装效率，使大型高端液压支架全面实现智能化安装。地质条件复杂矿井综采工作面搬家的优化对我国煤炭开采来说将是个质的飞跃，使煤炭回采率大幅提升，采煤成本明显减少，最终形成社会效益。