综采设备反向倒装工艺探讨

1、引言

随着煤炭开采技术的提高，综合机械化采煤方法在煤矿的应用也越来越普遍，综采设备的安装作为一个新的专业也越来越受到人们的重视，快速的完成综采设备的安装对矿井的高效生产起着重要的作用。目前我国常用的综采设备安装方法采用上行式，但随着矿井开采深度的增加，矿压逐渐增大，在工作面安装过程中常会出现切眼刷扩完成后，风巷受上区段工作面采动影响，巷道变形严重，制约了综采支架的整体运输，如果仍采用上行式安装方式，可采行的方法有支架解体运输、风巷预留变形量加大、风巷刷扩卧底等等，但不论采用何种办法，势必会增加工作面安装工序，不仅浪费大量人力物力，还影响下一步工作面的安装速度，进一步影响了矿井生产接替。

神华宁夏煤业集团公司枣泉煤矿130202工作面接替时间紧，根据矿井生产安排，130202工作面安装、调试时间只有40天左右，根据以往工作面上行式安装的经验，走向长近2500m，切眼倾向长326m的工作面安装、调试时间最少需要60天左右。对此，枣泉煤矿在反复勘察现场、科学论证、周密分析的基础上，提出了综采设备反向倒装工艺，即所有的综采设备从顶板条件较好的机巷运输，安装从工作面切眼上口自上而下进行，经过制定科学的施工方案，合理组织，在130202工作面安装中取得了成功。

130202回采工作面地面位于枣泉煤矿工业广场正南方向。工作面地面高程为+1378.5～+1412m，回采高程为+970～+680m。130201工作面以北为13采区主体下山，东侧为正回采的130201工作面，南侧为13、14采区DF50断层上盘、西侧75m左右为13采区集中泄水巷，西、南侧均属未开采区域。

工作面所处煤层为井田内二煤层，煤层厚度8.45～8.72m，平均8.62m，倾角4°～8°，平均6°，煤层结构简单，煤层中有1～3层夹矸，厚度0～0.2m之间。工作面设计走向长2447.4m，倾向长326m。机巷巷道断面设计尺寸为净宽×净高=5.2×3.6m，风巷设计尺寸为净宽×净高=4.6×3.6m，切眼设计尺寸为净宽×净高=8.5×3.6m，切眼最大倾角12°。工作面正常涌水量为1.33m3/min，最大涌水量2.17m3/min;预计130202工作面瓦斯相对涌出量为0.043 m3/t，绝对涌出量为0.328 m3/min。

工作面综采设备安装工程主要有：

⑴ 切眼设备：安装采煤机一台，支架191架（ZYT10000/26/55D端头架7架，ZFP10000/26/55D过渡架6架，ZYG10000/26/55D过渡架2架，ZY10000/28/62D基本架176架），刮板运输机一套;

⑵ 机巷设备：安装转载机一套，破碎机一台，皮带自移机尾一套，单轨吊一套（300米），设备列车29辆，铺设30Kg轨道300米，所有设备从移动变电站到开关再到设备电机的设备供电电缆，供液系统、喷雾系统、通讯系统及照明系统及其附件。

（1）安装方案

①利用铲板车由机巷运输安装设备列车、单轨吊及管路、缆线;

②液压支架安装：191#―1#液压支架在切眼内卸车，利用绞车配合铲板车就位;

③刮板输送机机尾及传动部、中间槽由机巷运输至切眼内，利用铲板车安装就位;采煤机由机巷运输至切眼内，利用采煤机机窝段的支架起吊采煤机部件安装;利用铲板车依次安装刮板机刮板链、交叉侧卸及传动部、转载机、破碎机、马蒂尔机尾。

（2）安装前准备工作

①根据设备安装的先后顺序，对设备进行编号，并标明大件在井下的运输方向。

②根据施工需要在安装前，在切眼上口的绞车硐室内安装两台JDHB-25绞车，（编号为1#、2#绞车），采用基础灌浆（砼标号不小于C20）、地脚螺栓及“六压两戗”固定。

③在机巷安装一套（两泵一箱）临时泵站作为安装期间的临时供液，并敷设好供液管路。在转载机机头，转载（破碎）机传动部安装地点上方提前施工起吊锚杆或起吊锚索。

④在切眼上口、切眼下口及设备列车处分别安装调度电话一部，便于安装联系使用。

⑤牵拉JSDB-25型绞车校验

已知条件：斜坡长度：LK=180m;最大坡度：β=12°;钢丝绳径：Φ=44mm;每米质量：mp=6.63kg/m;钢丝绳破断拉力（6×19+1）：Qp=1269KN;最大牵引质量：mz1=45T;钢丝绳摩擦系数：f1=0.2;支架摩擦系数： f2=0.2;绞车牵引力：F=300KN（慢速平均）。

　　Sin12°=0.21，cos12°=0.98，Sin12°+0.2×cos12°=0.41

　　Ⅰ、按绞车牵引力进行校验：

　　F1=mz1 （sinβ+ f2.cosβ）g+ mp.L（sinβ+ f1.cosβ）g

　　=45000×0.41×9.8+6.63×180×0.41×9.8=180810+4795

　　≈186KN<300KN

　　得出该绞车牵引力能够满足使用要求。

　　Ⅱ、按钢丝绳安全系数进行校验：

　　ma=Q p/ F1=1269/186≈6.82>6.5

得出该钢丝绳安全系数能能满足使用要求。由以上计算得出：在130202工作面安装时，提升坡长180米，最大坡度为12°，使用JSDB-25型绞车及Φ44mm（6×19+1）钢丝绳能满足牵引支架使用要求。

（3）液压支架安装方法

191#―4#液压支架安装方法：

支架搬运车在切眼内卸车（液压支架前梁朝向切眼下口）→利用1#绞车配合铲板车调向就位→支架升平升紧→支架防倒处理，初撑力符合要求→完善支架安装。

①191#液压支架卸车后，利用2个25T蝴蝶结配合Φ26连接链，利用2个25T蝴蝶结配合Φ26连接链绕过191#支架右立柱与1#绞车钢丝绳钩头连接，预紧2#绞车钢丝绳作为防倒，利用电瓶车或铲板车进行支架调向就位。

② 用上述同样的方法安装至4#支架。

3#―1#液压支架安装方法：

支架搬运车在切眼下口卸车（液压支架前梁朝向机巷）→利用单体支柱配合铲板车调向就位→支架升平升紧→支架防倒处理，初撑力符合要求→完善支架安装。

施工期间采用“三八制”作业，每班八小时，多工种混合作业，通过现场合理的组织，130202工作面安装、调试仅用30天，比计划提前了10天左右，相比传统的上行式安装工艺提前了一个月左右时间，同时减少了风巷刷扩卧底的人员及物力的投入。枣泉煤矿130202工作面综采设备的反向倒装成功实践表明，综采设备的反向倒装具有广阔的发展前景，特别是在上行式安装工艺条件不具备或者难以具备时，其优势更为明显，突出表现在运输环节简化，节省扩修巷道的人员、资金及时间的投入，经济效益显著。

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