煤矿特定工作面机械化撤除施工工艺革新与应用

煤矿特定工作面机械化撤除施工工艺革新与应用

闵嘉伟  卜涛 雷岗

陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿   陕西省渭南市  715300

摘要：关于煤矿特定作业区域的设备拆除流程，传统技艺通常依赖于多个绞车搭配滑板进行长距离拖曳，这需要耗费巨大的人力和物资资源，同时也潜藏着重大的安全风险。为了解决这些问题，本篇论文将以现有技术为基础，结合综合采掘工作面拆除工艺的最新进展，设计并提出一种全新的综合采掘工作面机械化拆除施工工艺。

关键词：煤矿特定工作面；传统工艺改良；工艺改良；

1 工作面机械化拆除工艺改良方案探讨

针对传统工艺所面临的挑战，我们的研究团队结合了当前综合采掘工作面拆除工艺的发展方向，提出了一种全新的综合采掘工作面机械化拆除施工工艺。这种工艺创新地采用了在整个工作面上全面铺设单轨吊梁的策略，所有设备都可以通过单轨吊进行运输和拆除。此项策略的目标在于通过全面部署单轨吊梁，实现对液压支架、刮板输送机以及采煤机等大型综机设备的原地分解以及整体运输的先进拆除工艺。

单轨吊是一种沿着预先铺设的单轨吊梁轨道移动的机器车，其被柴油机液压系统驱动。单轨吊的主要构成部分包括轨道系统、吊装系统以及行走驱动系统。由于单轨吊与起吊锚杆之间采用柔性连接的构造部件相结合，因此它能够与运用模组化结构组成的成套机车协同工作，适用于各种复杂的井下巷道环境，展现出卓越的空间灵活性和可操作性。单轨吊由数量可变的机车驱动部、控制系统、支撑装置、轨道以及辅助系统组成。其中，轨道作为单轨吊的基石，必须满足高强度、耐磨性和抗疲劳等严格要求；而机车驱动系统则是单轨吊的核心组件，必须具备高效、稳定且可靠的牵引能力；支撑装置是确保单轨吊安全运行的重要保障，必须具备高度精确、敏感的特性；控制系统则是单轨吊的“大脑”，必须具备智能化、自动化的功能。这项技术既先进又安全可靠，已经成为我国现阶段积极推广的新型煤矿辅助运输设备之一。虽然煤矿的单轨吊运输技术已经相当成熟，并且在采区大巷以及安装工作面得到了广泛应用，但是在拆除工作面内部的应用还未达到普及程度。

①为实现撤除工作面实现全面单轨吊运输，重点工作是实现全面铺设的单轨吊轨道，满足工作面综机设备运输需求，需对单轨吊轨道安装方式的选择和使用做到以下几点：第一，南屯煤矿某工作面顶板为粉砂岩，灰黑色，粗粒，粒度自上而下变小，岩石普氏硬度f=3～4,工作面倾角不大，表明地质条件较为简单。结合南屯煤矿在三采区、十一采区等采区巷道地点单轨吊使用情况，需在液压支架架间空隙施工起吊锚杆处，在起吊锚杆上吊挂高强度链条与单轨吊轨道柔性连接，根据工作面综机设备吊运重量，单轨吊梁采用重型轨道。对整体运输液压支架及解体液压支架、设备和物料、人员时的轨道受力分析结果得出，在运输整体液压支架时，起吊梁处轨道受力最大。起吊梁处总载荷31.8t, 选用36t起吊梁满足吊运需求。第二，通过计算使用重型起吊梁整体运输23.8t液压支架各支撑受力点受力分析，得出单轨吊机组行走小车在轨道上的作用力应不小于31kN安全系数。考虑施工方便及质量要求，并根据工作面所在巷道顶板情况，确定轨道悬挂方式与安装根据，采用专用起吊锚杆配合锚杆卸扣及高强度链条连接，通过锚杆拉拔力试验，每根锚杆锚固力不低于120kN满足单轨吊吊挂需求。第三，为防止在单轨吊轨道上运行的单轨吊机车及重型液压支架产生纵向及横向摆动，根据需求规定间隔30m加装防摆动链条，并用锚链将单轨吊轨道固定在工作面液压支架上。

②安全是煤矿使用单轨吊技术的首要要求。单轨吊作为一种运输设备，安全性能主要包括设备和操作人员的安全。为保证单轨吊的安全，需要从以下几个方面进行考虑：第一，设备安全性。这主要包括设备的结构强度、耐磨性和抗疲劳性。在设备制造过程中，需要采用高标准的材料和工艺，以确保设备质量和性能。第二，操作人员的安全性。这主要包括操作人员的操作技能、安全意识。在培训过程中，需要加强操作技能培训和安全意识宣传，以提高安全意识和操作技能。第三，安全防护措施。这主要包括各种安全装置和应急措施。例如，在单轨吊运行过程中，需要设置警示标志和防护栏，保证安全；同样，在单轨吊运行过程中，需要设置应急通道，保证在紧急情况下能够及时处理。

③运行效率是煤矿使用单轨吊技术的另一个重要要求。单轨吊作为一种运输设备，运行效率主要包括运输能力、运输速度。

④在某工作面的撤除施工中，采用重型起吊梁整体运输液压支架的方式。每个起吊梁可以承受36t的重量，完全满足整体运输液压支架(23.8t)的吊运需求。在实施新工艺的过程中，需要注意以下几点：第一，设备选择。要根据工作面情况，选择合适的单轨吊机车和起吊梁等设备，确保性能和质量满足要求。第二，安装精度。起吊锚杆的安装精度对单轨吊轨道的稳定性有着至关重要的影响。因此，要确保锚杆安装的位置、角度和间距等参数符合设计要求。第三，维护和保养。单轨吊运输设备需要定期进行维护和保养以确保正常运转。

3 工作面机械化撤除工艺革新现场应用

3.1 工作面顺槽支架撤除施工

①通过人工将手拉葫芦挂在顺槽支架上方专用起吊锚杆上，葫芦钩头通过专用起吊链配合连接环固定在顺槽支架待拆解部件上，依次从外向里拆解顺槽支架。

②使用葫芦将拆解的部件拖至巷道单轨吊梁下方，随后使用单轨吊装车进行转运和撤除。

3.2 工作面刮板采煤机撤除施工

①通过人工将手拉葫芦挂在采煤机滚筒上方专用起吊锚杆上，葫芦钩头通过专用起吊链配合连接环固定在采煤机滚筒上，操作手拉葫芦预紧，人工拆除固定销轴(连接螺栓)。

②人工操作手拉葫芦将拆解的采煤机滚筒起吊放置在运输机溜槽内，使用封车链将采煤机滚筒固定在溜槽内封装。

3.3 工作面刮板输送机撤除施工

①通过人工将手拉葫芦挂在运输机电缆槽上方液压支架的起吊孔上，葫芦钩头通过专用起吊链配合连接环固定在电缆槽上，操作手拉葫芦预紧，人工拆除电缆槽固定螺栓。

②人工操作手拉葫芦将拆解的电缆槽起吊放置在运输机溜槽内，使用封车链将电缆槽固定在溜槽内封装。

③人工拆除溜槽间连接哑铃销(每两节溜槽拆开),将哑铃销固定在溜槽内。

④使用单轨吊依次由外向里吊运溜槽及溜槽内设备撤除部件。

3.4 工作面液压支架撤除施工

①首先，选取适合的液压支架作为掩护支架，并安检修掩护支架，确保掩护支架各系统完好。使用支架推移和单体顶推调整第一架液压支架，使其紧靠煤帮与煤帮平行，根据顶板控顶空间支设单体液压支柱配合木垛支护顶板。采用同样的方法继续调整掩护支架，共计需调整3组液压支架作为掩护支架。工作面掩护架调整拉移到位后，安装掩护支架推移横梁便于掩护支架迁移。

②开始正常撤除液压支架前，需要更改支架液压管路系统，以便操作和降架观察，待确认撤支架上方顶板完好且无破网、漏顶现象时，将待撤支架调出后，及时支设临时点柱支护顶板，并做好防倒措施。

③如遇有支架立柱窜液严重等支架不完好情况时，根据需要可拆除立柱，保证支架高度满足撤除运输要求。

④清理四连杆下方煤矸，将支架降至适宜高度，将支架抽出。通过使用抽架拉移梁配合支架推拉框架及抬底千斤顶，实现待撤支架的抽出。

  4 结束语

革新后的综采工作面机械化撤除施工工艺具有显著优点和良好效果，不仅提高了作业效率，降低劳动强度，而且提高了安全系数，得到高度认可。该工艺的成功应用为综采工作面的撤除施工提供了新的思路和方法。

参考文献

[1]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，2016.

[2]张小俊，李君利，于先富.移动荷载作用下单轨吊轨道支座力研究[J].煤炭工程，2013,45(11):25-26.