综采大倾角逆向安装技术研究与应用.docx

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综采大倾角逆向安装技术研究与应用

超化矿综采大倾角逆向安装技术

研究与应用

一、概述

31001工作面位于突出危险区内，工作面走向长781米，倾斜长145米，平均煤厚7.8米，斜面积113100m2，可采储量108.7万吨，煤层倾角11°～38°，北部和西部为已回采过的22121工作面采空区、金山集团超化煤矿越界下山、顶板水仓及采空区；东部为22下山、31下山和二水平车场；南部为31采区，有金山集团超化煤矿越界下山。

工作面内有22121工作面采空区、金山集团超化煤矿越界下山，水文地质条件复杂，在上付巷掘进时已对22121工作面采空区进行了探放，共放出老空水62万m3，目前仍有68.6m3/h涌水从原9#、8#、7#、6#、5#钻场流出。

由于工作面西部存在小超化多条越界老巷，上付巷及切巷掘进时揭露小超化老巷和原22121西炮采工作面老巷或采空区，掘进时小超化越界老巷有部分老空或老巷涌水，涌水量7～８m3/h，直接从下付巷流出。

由于工作面在危险突出区内，须要做本煤层抽放、高抽巷等工程，工作面贯通后，所做工程没有完工，工作面安装的支架、运输机等设备由上付巷进入进行安装，这样上付巷将停止所有工程，等高抽巷完成，就推迟工作面的生产时间，为了使工作面安装与消突同时结束，经过多种方案认证，决定设备由下付巷进入工作面进行安装，上付巷做高抽巷及本煤层打钻等工程，由于同时作业，使工作面提前1个月生产，保证了各项任务的完成。

二、方案制定

1、安装过程中存在的问题：

（1）工作面安装时坡度大，最大为30°，调整支架时，不易控制方向，且下滑力大，下方作业人员存在危险。

（2）工作面由于在老空区内，压力大，且工作面原老巷的工字钢、U型钢没有回收。

（3）工作面有小超化老空水，底部较软，支架下沉，高度满足不了安装要求。

（4）由于压力大，先安装运输机，再安装支架，工作面工字受压变形，影响支架安装。

（5）下付巷安装由于坡度大，梭车不直接将设备运到下切口，且皮带机头处空间小，梭车安装尺寸大，不易形成车场。

（6）安装时设备下车过程中需防止向下运行，保证人员安全。

2、安装方案的制定

方案一

（1）安装设备从下付巷进入工作面，先安装支架，再安装运输机，最后安装转载机、破碎机。

（2）先安装上下端头支架，加强上下端头支护能力。

（3）在工作面上切口处设“人”字形道岔，支架从煤墙侧到上切口后，再由老塘返回下部进行安装。

（4）在工作面上切口安装两部绞车，一部用于运输，一部用于防滑。

优点：

（1）支护效果好，对工作面薄弱环节进行加固，增强了支护能力。

（2）支架由下到上安装，人的操作程序少，增加安全系数。

（3）使安装支架空间大，调架、移架方便。

（4）支架在坡度大地点安装时，下方无操作人员，支架下车安全。

（5）多安装一部绞车，有效减缓支架下滑力，使支架调整更安全。

缺点：

（1）安装运输机时，起吊不方便，运输绞车钢丝绳影响起吊。

（2）运输环节多，安装速度慢，支架在工作面运输两次。

（3）由于压力大，安装速度慢，工作面需不断进行落底保证高度。

方案二：

（1）先安装运输机，再安装支架。

（2）支架由上向下安装。

（3）在工作面上切口安装2部绞车，一部用于运输，一部用于防止支架下滑。

（4）在老塘侧轨道设保险杠，用于支架下车阻挡平板车向运行。

优点：

（1）减少运输环节，使支架运输一次到位。

（2）先安装运输机，支架安装同时可组装运输机，使安装工期提前。

缺点：

（1）在坡度较大地点，支架调整过程中，不易控制，下滑力大。

（2）先安装运输机使支架调整空间变小。

（3）设备下车时，平板向下运行，易发跑车事故。

方案三：

（1）先安装支架再安装运输机，支架由下向上安装。

（2）在工作面中间安装一部绞车，用于调整支架。

（3）在煤墙侧铺轨道，老塘侧不在铺设轨道。

（4）在支架下车位置安装起吊装置，并用绞车牵引防止不滑。

（5）平板车下车时用∮26圆环链锁，防止下滑。

优点：

（1）节省材料，运输环节减少。

（2）支架由下依次向上安装，相对不会下滑，人员操作安全。

（3）增强支护，减缓工作面的压力。

缺点：

（1）由下向上安装支架，支架尾部向前，支架调整困难。

（2）支架下车受运输绞车钢丝绳影响，不易调整，且平板车向下滑，波及范围广。

（3）调整支架过程中，支架不能一次到位，需向上或向下调整，增加移支次数，造成安全隐患。

经过方案研究与对比，决定实施方案一。

3、下付巷运输方式

由于梭车最大运输坡度为20°，下付巷最大坡度为25°，梭车运输能力满足不了要求，为了保证安全运输，在下付巷皮带机头处进行扩修，保证梭车的安装尺寸及道岔铺设要求，梭车机尾处环形车场，进行交换车，距下切口350米，在下切口安装一部绞车，往工作面运输设备，根据情况对这两部绞车进行选型计算：

（1）下付巷梭车能力计算

运距：

500米，最大上行坡度：

10度，大下行坡度：

10度，最大牵引重量：

18+1.5+1.8=21.3T

根据以上条件，选择SQ-1200/75顺槽连续牵引车一部，钢丝绳初步选用6*19-Φ21.5的钢丝绳。

钢丝绳破断力：

F破=29220kg

①钢丝绳强度验算：

n=Qz/（Smax+Se）=29220/（8000+1000）=3.25

式中：

n-----钢丝绳安全系数；

Qz----钢丝绳破断拉力总和，kg；

Smax----钢丝绳最大牵引力，kg；

Se-----钢丝绳张力初选值，kg；

钢丝绳许用安全系数为：

[n]=5-0.001Le=5-0.001*500=4.5>3.5

式中:

Le-----由绞车至尾轮的钢丝绳长度，500米。

n＜[n],所以牵引钢丝绳强度不足。

实际计算：

n=29220/（21300*sin10+1000）=6.2>3.5

②绞车电机功率验算（电机选用75KW6级，梭车速度为0.67m/s）

F=（G+G0）（0.02*cosβ+sinβ）+μ*P*L*2

式中：

G----最大载荷重量19500kg;

G0---梭车自重1800kg;

β----运行路线最大坡度20°；

μ----钢丝绳阻力系数0.25；

P----单位长度钢丝绳的重量1.658kg/m；

L-----运输距离500m。

F=（19500+1800）*（0.02*cos10°+sin10°）+0.25*1.658*500*2

=4532kg

N=FV/η=4532*0.67*10/（0.85*1000）=36KW

式中：

v----梭车速度

η----绞车传动效率0.85

功率备用系数：

K=75/N=75/36=2>1.1,满足要求。

③安全系数验算

KA=F破／F=29220／4532=6.4>3.5

（2）下切口绞车能力计算：

巷道长度：

L=350m最大坡度：

а=25°

车轮与轨道之间磨擦系数：

ψ1=0.015

钢丝绳磨擦系数：

ψ2=0.2

综采支架与平板车最大牵引重量：

M=16.5+1.5=18t=18000kg

根据以上条件，选择SDJ-32T绞车一部，钢丝绳选用6*19-Φ31的钢丝绳。

钢丝绳自重：

P=3.383kg/m

钢丝绳破断力：

F破=60404kg

（1）初拉力验算：

F=M*（sinα+ψ1*cosα）+p*L*（sinα+ψ2*cosα）

=18000*（sin25°+0.015*cos25°）+3.383*500*（sin25°+0.2*cos25°）

=18000*（0.42+0.015*0.91）+1019

=18000*0.434+448=7805+1019=8824kg

（2）按检验实际破断力验算钢丝绳安全系数：

KA=F破／F=60404／8824=6.8＞6.5

（3）最大拉力的计算：

当钢丝绳满足6.5倍安全系数时的拉力为：

F′=60404/6.5=9293kg<32000kg

Fmax=[F′-pL（sinα+μ2cosα）]/（sinα+0.015cosα）

=（9293-1019）/（sin25°+0.015cos25°）

=19064kg＞18000kg

经验算选用SQ-1200/75顺槽连续牵引车和SDJ-32T绞车，能够满足运输综采支架要求。

4、老空水的处理

小超化老巷和原22121西炮采工作面老巷或采空区，有部分老空或老巷涌水，涌水量7～８m3/h，在工作面中部，比较分散，水乱流，使底变软，受压力影响，巷道低，影响支架的安装和工作面生产，安装时先将水装入水管引到下付巷水沟，安装结束后，工作面面向前推进2米，利用支架上方工字钢在架后留的空间做巷道对老空水进行处理，具体的方法是（附图）：

（1）工作面下半段架子往前推进2米，预留出足够空间进行施工作业，移架前，必须清理架前、架间浮煤及杂物。

（2）在下半段架子后侧紧挨架子用编织袋装煤垒设挡水堰，以防水从架间留向煤壁一侧。

（3）在水堰里侧铺设6寸水管3节，每节6米，在前两节水管上每节做2个100mm的孔，两孔间距2m。

并将原工作面4寸胶管插入6寸钢管内，使水通过6寸钢管流出。

然后在敷设的水管上方自里向外架#型木垛。

（4）在液压支架后施工前，要检查水路是否畅通、积水，施工时，要随时注意水流大小，并且将施工地点支架的放煤板打开，随时做好撤离准备。

（5）在下付巷端头架下帮挖一沉淀池，并在沉淀池上方架#型木垛。

当池内的淤泥过多，沉淀池蓄水量减少时，要及时清理。

（6）自沉淀池向下铺设6寸钢管200m，将沉淀池水引出，流入下付巷水槽。

（7）做一个三通接头，一支通沉淀池，一支接工作面6寸钢管，一支接下付巷6寸钢管。

三、安装方案的实施

1、设备安装顺序：

支架安装和后部运输机（平行作业）→前部运输机→采煤机→转载机和破碎机

2、支架运输要求

（1）工作面上切口车房内安设两部SDJ-28t绞车，用于煤墙运输和老塘运输液压支架设备及平板车，上付巷盲巷车房内安设一部JH-14t绞车，用于上付巷过弯道设备运输，在切巷内距下切口20-30米处安设一部JH-14t绞车（移动绞车），用于调整液压支架的方向。

（2）固定绞车使用四压两戗柱，并加打地锚固定，所用点杆直径不小于200mm，打牢背实，严禁用金属支柱或工字钢做点杆，两戗柱要加防护杠，以防回绳伤人。

（3）绞车司机、信号工、挂钩工在交接班之时，要详细检查绞车的完好情况，制动装置是否灵敏可靠，点杆是否牢固，钢丝绳是否完好无损，信号是否灵敏，发现问题及时处理，认真填写交接班记录、绞车检修记录、绞车运行记录、钢丝绳检查记录。

（4）绞车每运一次重车或调一次支架，绞车司机必须对点杆、钢丝绳、绳扣进行检查，发现问题及时处理。

沿途摘挂钩地点，必须由各施工单位当班班长负责检查刹车情况、绞车状况及钢丝绳与平板车连接情况，插销必须用挡销和铁丝固定好，每运输一次检查一次，未发现异常后方可发车。

（5）31001上下付巷切口弯道处设备运输时，要设专人把口，其他人员不得在该处停留。

（6）向切巷运送支架时，平板车销子要闭锁并穿开口销，防止销子窜出。

当平板车掉道时，严禁用绞车硬拉上道，只有当平板车处理上道以后方可用绞车牵引。

（7）在切巷运输时，切巷行车道内要做到“行车不行人、行人不行车”。

支架运输、调向、起吊时，运输、起吊和调向所用锁具不小于8t，每次运输必须检查确认锁具的质量合格和连接完好才能使用，在调向时，保险绳必须连接顶梁上，人员要避开钢丝绳的波及范围，要设专人把口，负责警戒，信号工在确认安全后方可发出信号。

（8）当两部绞车同时运行牵引一辆设备车时，两部绞车必须同时绷紧绳并设专人观察两部绞车绳的张紧程度，以便协调指挥两部绞车的牵引。

（9）设备安装期间，必须加强顶板和煤墙管理。

每班要指派两名有经验的老工人管理，严防片帮冒顶。

（10）安装设备过程中若用滑轮或导链，滑轮或导链的悬挂地点的支架必须要保证牢固可靠，并采取打抬棚、连锁棚等方式加固支架。

（11）支架运输时，在下付巷打两根直径不小于140mm的坑木竖直打在老塘安装好的液压支架中间，当支架运输到下付巷液压支架顶梁抵住坑木时停止运输，用链条锁紧液压支架，去除平板车上的压杠，作业人员撤离安全地区，上付巷绞车牵引抽出平板车。

3、安装支架要求

（1）调架之前，要首先检查有无障碍物，并提前看好躲避路线，用移动绞车绳牵引液压支架后部向上牵引调架，牵引时，必须检查锁具完好性，钢丝绳保险绳必须绑在液压支架后部。

（2）安装第一架时，必须用长3.5m长的矿工钢靠下付巷转载机两侧打两道抬棚，用2.8m长的单体液压支柱升紧，一梁三柱。

（3）安装第一、二架时，要先定好位置，第一架要抬住下付巷棚梁0.5m，在下付巷加固，直接卸车调架。

（4）安装支架后，进行落道，必须保证道心距离液压支架柱脚1.2m，道面距离顶梁2.35m。

（5）工作面运输液压支架必须是倒进，液压支架尾部朝前运输，运输至上付巷后，液压支架前梁朝前向下运输。

（6）运输液压支架前，在已安装支架上侧用两根直径不小于200mm的圆木打两根戗柱以防支架冲撞。

（7）安装现场必须统一指挥，信号工必须严格听从指挥人员的口令。

调架时，现场指挥人员要密切注意，不得碰撞抬棚。

调架时严禁把钢丝绳拴在支架各种明柱上。

（8）每一架支架安装好后，要及时升架支撑顶板，但不能升得太紧，避免棚腿脱落。

（9）支架在调架过程中，若绞车阻力过大，绞车司机必须立即停车，待查明原因，才能继续运输。

（10）在安装支架的过程中，要注意保护支架明柱及管路，若发现损坏现象，严格追查责任。

液压管路安装前要将管头冲洗干净，按系统安好，保证各部件齐全和安全可靠，防止液压管伤人。

（11）每安装一架，在进行此项作业时，采面不准下卸支架和其它设备，更不准与安装支架平行作业。

（12）在调架时，若使用单体柱，操作人员躲进已装好的支架箱内，用大立柱护住自己的身体并避开单体柱打滑方向，利用单体柱调架与利用绞车调架不能同时进行，要使用完好的单体柱，柱根垫木鞋，迎山站正，以防滑倒伤人。

（13）卸车时应先卸掉下侧压杠，然后卸上侧压杠，严禁上下侧压杠同时卸，卸车时除操作人员外其它人员必须站在平板车上方。

（14）工作面必须保证足够的风量严防瓦斯超限，每班必须配备专职瓦斯检查员检查瓦斯，瓦斯超限时要立即停止作业，撤离现场。

4、运输机安装要求

（1）施工队负责将所安装设备配件用油漆编号，依次下井，以便按安装顺序运输。

设备各连接面、齿轮、销子等需要防护的，下井装车前由装车单位用皮带、编织袋等进行防护，经验收合格后方可下井。

（2）根据安装进度统筹安排，并协调相关单位将各种配件及时运至工作面。

安装的所有零部件运至工作面后应整齐地排放在预定位置，在井下设专人清点接收配件，并做好发放和使用记录。

（3）参加安装工作的人员应严格遵守《煤矿安全规程》、《煤矿安全操作规程》。

（4）三机设备在切巷运输时，上、下付巷口要设专人把守，人员严禁站在运行车辆的下方，工作人员必须躲在安全地点，并避开钢丝绳绳道及其波及范围，严禁站在钢丝绳内圈。

（5）三机设备在切巷卸车时，必须等车停稳，用专用钢丝绳鼻、锁具和不少于两台的导链（5t）配合将设备牢固地固定在平板车上，以防压杠松脱后设备下滑。

卸车过程中钢丝绳必须处于张紧状态，绞车打好闸，绞车司机不准离岗。

（6）起吊重物过程中，工作人员要避开重物下滑坠落方向。

严禁将头、手等身体部位处于起吊重物下面。

（7）安装过程中，若用绞车拉运重物时，人要避开钢丝绳绳道及其波及范围，严禁位于钢丝绳内圈。

（8）用钢丝绳或导链起吊重物时，要先要对起吊位置的棚、梁进行架抬棚、打点杆加固，并验收合格后方可起吊重物，严禁超负荷起吊重物。

（9）三机各部件安装时要弄清安装位置，注意各部件的安装顺序及对接方向。

（10）前部运输机安装顺序：

机尾底托→机尾架→机尾传动部→机尾过渡槽及穿链条→铺底槽链子→中部槽子→抽底链子→安装刮板→电缆槽，挡煤板及附属装置（机头部的安装与机尾部安装顺序一样）→接链子→安装刮板。

安装槽子时，要把底槽内的杂物清理干净。

（11）后部运输机安装顺序：

后部机头架→机头传动部→机头过渡槽及穿链条→机头调节槽子→中部槽子→抽底链子→安装刮板→接链子→安装刮板（机尾部的安装和机头部的安装顺序一样）。

在后部运输机运输到工作面期间和支架安装平行作业。

安装槽子时，要把底槽内的杂物清理干净。

（12）铺设链条时要注意：

链条焊口背离中板；中双链铺设时，接头处用快速接头接牢，做好记号，并用铁丝将两条链条捆好避免扭结，保证上下链不扭向；刮板月牙方向与运输机正转方向一致；刮板间距要符合规定要求。

（13）安装前部运输机时采取倒安装方法，卸车时，用不小于Ф26及长度10米的链子固定平板车，防止跑车。

（14）采煤机各部件在开始安装第70架时依次下井。

在支架安装到75架时做一采煤机机窝。

要求机窝长10m，高2.5m，宽1m，用单体柱、坑木、荆笆及千椽打顶闭帮（或以现场情况而定）。

（15）采煤机安装顺序：

左截割部→左牵引部→中间箱→右牵引部→右截割部→附属装置→接通电源→装滚筒。

（16）转载机安装顺序：

机尾→铺底链→落地段槽子→铺上链→挡煤板→破碎机→铺底链→过桥段槽子→铺上链→机头→附属装置。

（17）刮板随上链安装，也可最后安装。

（18）在安装破碎机或转载机机头起吊时，并由专人指挥，用不少于两台（5t）导链进行起吊。

（19）转载机过桥安装时，应先用木垛将过桥支起，防止桥身歪倒、下沉。

转载机安装刮板及链条的注意事项和要求同运输机相同。

（20）三机安装完成后应达到的要求：

①各部位螺栓、销子、油堵、护板齐全完好；

②各操作按扭灵敏可靠；

③各部注油正确，油位适当；

④附属装置齐全完好；

⑤试运行后各注油部温度正常。

⑥各联接部件对接正确、紧固可靠；

⑦操作手把、按钮灵活可靠。

四、技术评价及效益评价

1、技术评价

解决了综采大倾角逆向安装的难题，通过在上切巷口设“人”字道岔，支架由下到上，再由上到下，在安装过程中提供了安全保障，使操作人员始终在安全地点；设备先安装支架，再安装运输机，解决工作面压力大的问题，在上切巷安装绞车用于支架防滑，在支架下车、调整过程中减缓支架下滑力，提高了安全系数；下付巷梭车配合绞车解决运输问题，提高了运输效率。

2、效益评价

工作面安装与上付巷消突同时进行，缩短了生产时间，使工作面提前1个月生产，在2010年可多生产原煤6万多吨。

五、技术研究的创新点

1、上切巷口设“人”字道岔，进行支架安装，解决了综采大倾角逆向安装过程中支架调向、下车防滑的问题。

2、设备由下付巷进入工作面安装，与上付巷消突工程同时进行，缓解接替时间，为以后此类问题提供依据。

3、设备先安装支架，再安装运输机，解决工作面压力大的问题。

4、在上切巷安装绞车用于支架防滑，在支架下车、调整过程中大减缓支架下滑力，提高了安全系数；

5、下付巷梭车配合绞车解决运输问题，提高了运行效率。

6、先安装端头支架，解决上下端头压力问题。

六、推广应用的条件和前景

正常的安装顺序为，设备由上付巷进入安装，从低向高依次安装，这样上付巷需提前进行安装准备，不会进行任何作业，高抽巷、本煤层打钻等工程，在工作面贯通前完不成，要等到工作面安装结束以后才能施工，影响了生产，这次安装的方法，为以后此类问题积累了宝贵的经验。