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大断面软岩综放面回撤与安装新技术
发布时间：2013-10-16 11:18 来源：未知
1、综放面设备安装与回撤新工艺的提出
小康矿自然地质条件为高应力、极软岩、强膨胀，属于国内外罕见。围岩属性及巷道变形特征给巷道支护形式的选择带来非常大的困难，特别是综放面开切眼跨度大、围岩变形快，一直是困扰小康矿综放面设备安装的技术难题之一。以往一直采用小断面掘进，边开帮边安装的方法。此方法工艺复杂，调试时间长，从开始安装转载机、前后部输送机、液压支架、采煤机，到试生产一般需用45d，其中安装130组中部支架一般需用20d，安装速度较慢，安全事故几率较大。另外，综放面回撤是人工使用单体、滑轮、绞车将液压支架拉出原位并进行调向，然后就地分解为前梁、尾梁、主体，分解时采用手拉葫芦起动机；分解后采用“旱地行船”的方法利用绞车拉至回风巷装车硐室，再用绞车把各部件拉上装车平台，用起吊缸将部件吊起放到平板车装车运走。此方法工艺复杂，劳动强度大、安全隐患大、配件损失严重，一般需用40d才能结束回撤综放面设备工作。
为了适应煤炭生产日益增大的需求以及提高企业效益，小康矿以总结、提高软岩支护技术水平为基础，改进综放面安装与回撤工艺，提出了综放面设备安装与回撤采用机械化，并且自行研制加工安装液压支架用的组装起吊架、支架运输车，安装前后输送机中板用的机械手与回撤液压支架用的工作平台等机械设备，通过S，S，段综放面回撤与S：S。段综放面安装井下工业性试验，使回撤工期提前18d，安装工期提前31d，为小康矿增产原煤155kt，净增收入达155.0万元。
2、综放面开切眼及组装硐室支护技术
2.1 开切眼及组装硐室工程特征
S2S6段综放面开切眼长度为200m，煤层厚度为7. 80~11. 95m，平均厚度为8.15m�？醒鄱厦嫘巫次衷补靶�，净高为3. 5m，净宽为7.5m;组装硐室长度为40m，断面形状为半圆拱形，净高为4. 3m，净宽为6.0m。
2.2围岩变形特征与支护形式
2. 2.1围岩变形特征
S2S6段综放面煤层无伪顶，直接顶为25~ 40m厚的油页岩，易风化、冒落，难维护；其底板为粉砂岩，局部发育粗砂岩。该面煤层顶底板主要物理力学特性参见表1。
表1资料表明，该综放面回采巷道围岩具有软岩、高应力、强膨胀等特性。
在掘进施工S．S6段综放面两巷过程中，分别对4.6m，5.0m，6.0m跨度的U36型钢拱形棚支护的巷道围岩变形进行了观测、分析和研究，其变形规律如图1所示。
由图1可知，底板变形速度显著大于顶板和两帮，底鼓速度为15mm/d，两帮收敛速度为4mm/d，而顶板下沉速度为2mm/d，巷道跨度越大，底鼓量越大，亦越难维护。
2.2.2 开切眼及组装硐室工程支护形式
根据S2S6段综放面两巷围岩变形观测结果，结合建矿以来软岩支护经验，重新确定了开切眼及组装硐室支护形式。
支护形式为U36型钢椭圆拱形棚（开切眼）及半圆拱形棚（组装硐室），锚杆、挂网、刹木拌、喷混凝土的复合支护，见图2和图3。
另外，为保证开切眼及组装硐室的宽度，防止棚腿受侧压作用而变形，两侧棚腿打锚杆锁紧，每根锚杆的锚固力需达到100kN以上。
2.3支护效果
上述支护方案实施后，开切眼及组装硐室的底鼓基本得到控制。巷道经过lOd左右以后，收敛速度基本趋于稳定，高收敛速度保持在30mm/d，宽收敛速度保持在4mm/d。围岩变形量减少了一半以上。通过一次性卧底，即可为综放面设备安装提供所需空间。
3、液压支架回撤工艺
3.1回撤机具
S2S3段综放面回撤液压支架设备布置如图4。
(1)在工作面内铺设43 kg/m的铁轨，轨距1. 8m，与回风巷内轨道相连轨距为0.6m的轨道重复铺设10m。
(2) JD-40和JD-25绞车各1台，布置在机尾处，分别牵引支架运输车和平板车。
(3)回撤液压支架工作平台，安装在欲回撤液压支架正前方。
(4) 14T回柱绞车2台，布置在重复铺设轨道斜前方，一个是牵引平板车至重复铺设轨道处，另一个作为辅助使用。
(5)组装液压支架运输车。
(6)平板车，从地面下井经S2S3回风巷至后安全出口处运输支架等设备用。
(7)弯道1组，装有液压支架与尾梁后的平板车经弯道返至S，S6回风巷。
3.2方法与步骤
(1)将工作平台的引架平台伸入到欲回撤液压支架底座下面，将工作平台上的2台14T回柱绞车的牵引钢丝绳从两个调向定滑轮绕过，大绳钩子挂在欲回撤液压支架底座上的起吊孔上，由回柱绞车正反转带动钢丝绳收、放，将支架沿引架平台平移拉到工作平台的调向平台上，再将大绳钩子在支架底座上的起吊孔互换位置，通过调向定滑轮进行调向，使支架方向与煤壁一致；最后将支架拉到工作平台的装车平台上。
(2)启动JD40绞车将液压支架运输车拉到工作平台的装车平台处，调节支架运输车上的吊挂液压支架伸缩缸，把4个起吊钩子分别钩在支架底座上的4个起吊孔内，将支架吊起，然后启动JD-40绞车将支架运输车拉到重复铺设轨道处，调节支架运输车上的前后两侧伸缩缸升起支架运输车，使液压支架距轨面500mm，确保平板车能从支架底部顺利通过；在液压支架离开工作平台后，利用工作平台上的锚固缸及掩护支架的推拉缸，完成工作平台及掩护支架前移工作，使得工作平台的引架平台伸入到下一个欲回撤液压支架底座下面，重复着回撤液压支架工作。
(3)将14T回柱绞车的大绳钩头挂在平板车上，启动回柱绞车牵引平板车（一次牵引两个平板车）到支架运输车处，使得后面平板车正好处于液压支架正下方；然后调节支架运输车上的前后两侧伸缩缸及吊挂液压支架伸缩缸，使4个起吊钩伸出，把液压支架底座平稳地落到平板车上，并用~15.5mm钢丝绳将液压支架与平板车绑牢；而后调节支架运输车拆卸尾梁的伸缩缸，使得拆卸钩子挂在尾梁的起吊孔上，进行拆卸尾梁；将分解后的尾梁通过调节支架运输车拆卸尾梁的伸缩缸把尾梁平稳地放到前个平板车上，并用~15. 5mm钢丝绳将尾梁与平板车绑牢；最后将JD-25绞车的大绳钩头绕过定滑轮挂上载重平板车，摘除14T回柱绞车的大绳钩头，启动JD-25绞车将载重平板车通过弯道运至S．S3综放面回风巷安全出口处；载重平板车运出支架运输车后；支架运输车依次重复着液压支架运输、分解的工作。
每撤两组支架须及时拆除1节1. 8m轨道。
4、前、后部输送机及液压支架安装工艺
4.1安装机具
S2S6开切眼安装设备布置如图5所示。
(1)在切眼内铺设43 kg/m的铁轨，轨距3. 1m，与组装硐室内轨距为0.6m的轨道连接成“十”字形以形成四角变道，实现平板车内支架转载向液压支架运输车，从而改变支架在开切眼内运输时支架方向，确保与煤壁垂直。
(2) JD-55绞车2台，布置在机尾硐室中，牵引支架运输车。
(3)安装前、后部输送机中板机械手1个，安装在开切眼内。
(4) 14T回柱绞车1台，布置在机尾，将装有组装好支架的平板车拉至四角道处。
(5)安装液压支架运输车1台，长3.3m，宽
2. 47m，高1.8m，运输车前后间距1.73m。
(6)组装液压起吊架1个，设在长度为40m的组装硐室内，将在SZS3综放面分解的支架在这里重新组装。
(7)弯道1组，卸完支架后的平板车经弯道返至S2S6回风巷。
4.2方法与步骤
4. 2.1安装前、后部输送机中板
在开切眼内组装机械手后，机械手沿轨距3. 1m轨道通过机械手上的绞车牵引至前、后部输送机机头过渡槽处（机械手上绞车的牵引钢丝绳绕过定滑轮后锁在机械手上，机械手在轨道上前后运行靠自身绞车的牵引来实现。），把装有中板的平板车放到对中板地点，机械手动作安装前、后部输送机中板。
(1)机械手行走至装有中板平板车前方；
(2)降大臂至装中板车正前方，安起吊架，每两块中板为一组，将起吊架放在两块板中间，用限位销将其锁��；
(3)摆动大臂至铺板位置，降小臂，串引链绳，降大臂中板落地，安哑铃销，抽出限位销，升小臂、大臂，同时摆动大臂至装中板平板车上方。
4.2.2液压支架组装
将ZFS7200/17/29H支架在S，S3综放面分解为主体和尾梁；将尾梁装在一个平板车上，支架主体装到另一个平板车上，并用~15. 5mm钢丝绳将其与平板车绑牢，然后将载重平板车通过S2S3综放面回风巷、回风斜巷、S回风中巷、S2S6综放面回风斜巷、回风巷运至组装硐室。
在组装硐室内，首先将尾梁车放到组装起吊架后侧的组装位置，通过调节组装液压起吊架液压系统起吊的组装液压阀，由液压缸带动组装液压起吊架内起吊用的钩子将尾梁吊起，将平板车放入边道；放支架主体至起吊架中部的组装位置，在调节尾梁的位置时，尾梁与支架主体销孔插入销子使其形成一体。摘下起吊钩，由14T回柱绞车牵引支架进入四角道。
4.2.3支架运输
液压支架形成后，将JD-55绞车大绳钩头挂在液压支架运输车的销子上，启动绞车，将支架运输车拉至四角道旁靠近机尾硐室侧；继而将回柱绞车的大绳钩头挂在装有液压支架的平板车的销子上，启动14T回柱绞车，将平板车拉至四角道处后，靠近支架运输车停稳；将准备好的高压管头接在支架及支架运输车的液压管接头上，并插入U形销固定，形成支架及支架运输车的液压系统，使支架运输车伸开前两个活动轮；调节支架液压阀，升高支架的4个立柱；然后启动JD-55绞车牵引支架运输车，使其进入支架中，调节操纵阀收支架的4个立柱，使支架的前梁、尾梁与主体连接处分别卡在支架运输车两端立板上，再调节液压支架立柱加长杆的伸缩，使支架底座悬空距平板车250mm;然后再调节支架运输车的液压阀，将支架运输车的两个活动行走轮立起，使其能在轨道上运行；利用组装硐室的14T回柱绞车将平板车抽出，由弯道返出至回风巷；将支架及支架运输车的外接高压管U形销拔掉，拆掉外接管路，从而完成了由平板车向支架运输车换支架，确保支架在开切眼内运输时支架方向能与煤壁垂直。最后，依靠绞车牵引及滑轮导向作用，将液压支架运输到安装设计位置。
4.2.4支架安装
液压支架运到需安装位置后，将准备好的高压管接头接到支架的液压管接头上，插入U形销固定，使支架的液压系统形成。调节支架液压阀，使支架底座落地，再调节支架液压阀，升高支架立柱，使支架顶梁与运输车的支撑点脱离，然后利用绞车从支架中抽出支架运输车，拉至机尾四角道处．重复支架运输工作。最后调整支架高度，使其能有效接顶，从而完成了一组支架的安装工作。
其余支架的组装、运输、安装按第1组支架的安装工序进行。
每安装两组支架须及时拆除1节3. Im轨道。
5、技术经济效果分析
5.1安装质量
液压支架运输安装前是在组装起吊架内组装的，已经过严格细致地检查，各部位间连接完好，销子固定牢固，安装后支架与煤壁始终保持垂直，并且能够及时充分地接顶，保证顶板完整。因此，安装质量比较可靠。
5.2回撤及安装工期
在S，S3综放面应用自制机械化设备进行液压支架回撤，从回撤采煤机、转载机、前后部输送机到液压支架，全部回撤结束仅用了12d。
在S，S6综放面开切眼应用自制机械化设备运输安装工艺，从安装转载机、前后部输送机、液压支架、采煤机，至试生产仅用了14d。其中，安装130组中部支架仅用8d。
5.3经济效益
新工艺与传统工艺费用比较，见表2，表3。由表2及表3可知，新工艺回撤与安装消耗材料比传统的回撤与安装工艺少，节省材料费用为340.85万元。另外，新工艺安装比边开帮边安装工期少用31d，可以提前31d出煤，按淡季生产时150kt/月计算，能够增收155.0万元。此外，新工艺回撤与安装比传统的回撤与安装能节省大量的人工费。
总之，新工艺为小康矿创造经济效益495. 85万元；其中，创收155.0万元，节支340. 85万元。
6、结束语
大断面极软岩综放面安装与回撤新工艺，应以有效控制围岩变形为前提。在软岩矿井综放面及综采面安装与回撤工作中推广应用新工艺，不仅节省工期，提高工效，而且安全系数大，工人劳动强度大幅度下降，配件损失少，故新工艺极具有推广应用前景。
