浅议综采工作面快速搬家设备及回撤工艺

浅议综采工作面快速搬家设备及回撤工艺摘要：综合机械化采煤是我国煤矿井下煤炭产出的主要方式，在矿井生产过程中，采用综合机械化采煤必须面对的一个问题就是综采工作面拆除；缩短综采工作面设备搬家时间、提高采区接续率和综采设备开机率是现代化矿井必须面对的问题之一。关键词：综采工作面；快速搬家；设备；回撤工艺引言：近年来随着我国煤矿开采技术的高速发展和采掘机械化程度的迅速提高，一批新型的拥有百万吨综采工作面的现代化煤矿相继出现，一些大型煤矿开始推出千万吨综采面，矿井总产和工作面单产都已接近或超过世界发达国家的先进水平。回采推进速度的提高，要求综采工作面接续时间越来越短，由以前的约一年搬家1次缩短到一年2次或3次以上，由于搬家时间过长给煤矿企业造成的非生产性损失也更加明显，煤矿对搬家所耽误的非出煤生产时间越来越关注；本文就综采工作面快速搬家设备及回撤工艺展开了讨论。1我国综采工作面快速搬家设备与工艺现状目前，我国的大部分矿井还是采用传统的搬家工艺和搬家设备，如回柱绞车、起吊装置、轨道平板车、电机牵引车等以多段分散搬运的辅助运输方式为主的搬运设备。运输环节多、系统复杂、安全性差，占用了大量设备和劳动力。到目前为止，国外已经形成了较为完备的综采设备搬家工艺和专用装备，有代表性的设备主要有原DBT公司的VTC650防爆支架搬运车、山特维克公司的ED10、ED25支架搬运车和澳大利亚BOARTLONG2YEAR公司的WC40T支架搬运车等。国内对于该领域的研究始于本世纪初，目前已经研制成功了国内较为完备的成套综采设备搬家设备和工艺，能够适应我国大多数矿井的使用情况。代表设备包括WC40Y支架搬运车系列、WC55Y支架搬运车、WC25EJ和WC40EJ铲板式支架搬运车以及WC80EJ支架搬运车等，多功能车主要有WJ10-EJ和WJ-4FB防爆柴油铲运车、WLC5EJ防爆柴油机混凝土搅拌运输车等。国产设备的问世，很好地解决了因进口设备整机及配件价格高、备件供应时间长、售后服务不及时等问题，已经得到国内市场的认可。经过十多年的发展，搬家工艺也有了很大的改进。我国一些大型矿区已采用了先进的综采工作面快速搬家成套装备结合辅巷多通道回撤工艺。这些都为提高矿井的生产能力创造了有利条件。2综采工作面快速搬家设备2.1WC40Y型支架搬运车WC40Y型支架搬运车是综采工作面搬家倒面时液压支架的主要运输车辆。后车架设计为“U〃型框架结构，同时具有起吊和夹紧装置、高速变量马达和行星轮毂减速器的四轮驱动方式，结构稳定性好，环境适应性强，装卸快捷方便，曾获得中国煤炭工业协会科学技术进步一等奖。主要特点还包括：整车功率高达200kW，目前是矿井辅助车辆中功率最大的；适合承载重量大、坡度大、距离长的连续运输使用要求；具有可靠的防爆发动机进排气系统和安全保护气动系统，可用于高瓦斯矿井，方便驾驶员操作；技术参数优良。该框架车主要用于长距离搬运40吨以下液压支架，单车在往返10km距离的情况下，平均每班可搬运9架29t的液压支架，日最高搬运12架。WC40Y(A/B)支架搬运车WC40YA型支架搬运车是在WC40Y支架搬运车的基础上新增加了封底底板、箕斗式铲板、支架护板装置、液压绞车、推料装置等部件，它既可以适应于薄煤层液压支架的搬运，也可适应于中厚煤层40t以下支架的搬运，同时对综采工作面移动变电站列车的所有设备、对刮板输送机中部槽、对宽度小于118m的其他设备都具有良好的运输功能。WC40YB型支架搬运车与A型车的结构类似。主要区别是B型车车身窄，可以满足窄巷道115m支架中心距的支架及综采设备的搬运。WC55Y支架搬运车它是中国煤炭科工在无轨辅助运输领域的最新研制成果，在40t支架搬运车的技术上进行改进设计，发动机防爆后功率已达240kw，研发新的发动机电控保护系统，增加实时检测装置，采用链轮式提升机构，该“U〃型框架车在工业性试验期间圆满地完成各项运输任务。主要用于煤矿井下55t以下重型液压支架的运输，是实现综采工作面设备快速搬家的重要设备。WX35J支架搬运车WX35J支架搬运车主要用于搬运带式输送机机机头、采煤机等大型部件，搬运、摆放支架等。矮车身可以使其满足薄煤层工作的需要，使用蓄电池作为动力源，可以解决发动机排放废气问题，而且降低了使用成本。目前，在我国大型煤矿企业采煤机的搬运主要是采用两个WX35J支架搬运车抬运采煤机的方式搬运采煤机。用该方式搬运采煤机存在着车身长转弯困难、重心高易翻倒等问题。国外在本世纪初曾研制出采煤机专用搬运设备，但存在采煤机供电和装卸困难等问题，难以实现快速搬家，所以一直未得到推广，因此研制适用于快速搬家、安全可靠的采煤机专用搬家设备是目前国内外急待解决的疑难课题。WC10EJ多功能车WC10EJ多功能车通过更换车辆前端的工作机构，就可以方便地满足井下的多种作业需要，如铲装、铲运、升降起吊、各种物料的搬运等功能；也可以进行巷道中的浮煤清理和井下道路整修等工作。该车型性能可靠，较窄的车身使其具有机动灵活、适应性强的特点，并有铲斗、叉子、升降平台等工作机构进行快速更换，满足井下多种工作需要。同等功能的还有WJ-4FB防爆柴油铲运机、WC15EJ多功能车。WJ-4FBA防爆柴油铲运机该车的装载机构有两种，即翻斗式和推板式。整车采用前后机架铰接式，液压油缸转向，采用反转六杆平面机构的工作机构，可以安全快捷的完成铲、装、运等功能。该多功能车主要用于叉运4吨以下中部槽及其他设备和物料，以及清理巷道、装载物料和卷收皮带电缆等。GDB150-160/1140(660)煤矿用防爆移动电站采用拖车结构的移动电站及防爆软启动器作为控制器，利于方便移动使用，以及提高机组带载能力和启动性能。该辅助设备主要为煤矿具有自行能力的电缆供电设备如井下掘进机、给料破碎机、连续采煤机、行走支架、梭车、锚杆钻车等的整机升井、下井，或在大巷内设备搬家倒面时提供动力电源。同时，一旦出现紧急情况，还可以对局部设备进行供电。WLC5EJ井下混凝土搅拌输送车影响现代化矿井实现无轨胶轮辅助运输的一个重要因素就是矿井的巷道建设。传统的巷道建设主要是将水泥在地面上搅拌完成后，采用非混凝土搅拌车将其运到工作地点，因此在运输过程中水泥不可避免地会产生离析现象，降低硬化质量。同时在此过程中工人需装卸两次，劳动强度大。而WLC5EJ井下混凝土搅拌输送车就是为了解决这些问题而研发的，该车主要用于煤矿井下混凝土运输，边走边搅拌可以防止混凝土离析，提高矿井巷道的建设质量和速度。3综采工作面快速搬家技术及回撤工艺3.1综采工作面快速搬家技术（1）综采工作面贯通质量。对于综采工作面来说，对于那些没有开采的顶板必须挂网完整，连接牢固网片。要控制好未采的顶板周期来压，提前释放周期来压，这样才能使综采工作面贯通后的压力降到最小程度，从而为顺利撤除综采工作面的液压支架创造良好的条件。（2）工程巷道硐室。对于综采工作面来说，准备工程是为综采工作面的搬家倒面来服务的，所以说巷道以及硐室的做法应该满足搬家倒面快速工艺的要求，必须提前做出来。重点是要控制主回撤通道的断面，来满足综采说说被的撤出。对于新的综采工作面来说辅助运槽倒车硐室位置、尺寸和数量，以及巷道交叉口的抹角，都应该满足特种车辆的运输要求。3.2回撤工艺目前，我国许多大型矿区已采用了先进的辅巷多通道双翼回撤工艺。该工艺内容包括辅巷多通道的布置与巷道支护方式。在综采工作面停采线处提前掘出回撤通道和回撤辅运巷道，通过多联巷沟通，形成辅巷多通道巷道系统。当综采面推进到与回撤通道贯通时，支架顶梁将预先支护好的顶板处横梁挑起，在所需回撤的支架端与最近的一个联巷一端处可将预先支护好的单体支柱撤出，形成支架回撤的宽敞空间。一般情况下需开拓5条联巷，由中间联巷作为切入点将4架液压支架作为辅助支架向两个回撤方向扭转，形成两点回撤的回撤布局。每回撤1架液压支架，辅助支架向前迈进1架支架步距，在已回撤的液压支架与辅助支架后形成冒落区。在地质条件不允许开拓回撤通道与回撤辅巷的情况下，可采用单通道单翼回撤工艺，该工艺因其巷道施工量小仍被很多矿井采用。该工艺的巷道布置与常规回撤工艺相同，在辅助支架配合下，从综采工作面尾部开始依次将支架从主运巷道撤出。3.3综采工作面设备搬家发展趋势（1）回撤工艺方面。目前，我国大、中规模的煤矿多采用辅巷多通道、多点的回撤工艺方法，它以无轨胶轮化快速搬迁技术装备为基础，在未来几年内，这种方法仍将是综采工作设备搬家回撤的主要发展趋势。（2）装备技术方面。按照综采工作面不同设备的特点开发相应的搬迁设备，是实现高效、快捷、安全搬迁设备的重要目标。载重能力大、爬坡能力强、运行速度快、机动灵活化、转弯半径小等是目前搬家设备共同追求的重要特点和保证。通过近年国内对该工艺及设备的研究现状，可以看出正向着专业化、高效化、人性化的方向发展。（3）安全环保方面。综采设备搬家是一项容易发生安全问题的工程，尤其在设备回撤和安装过程中最容易发生安全事故，所以安全配套辅助设备的研发也是一个重点。另外，还需注意环保问题，如柴油机动力车型井下排放污染的技术处理有待加强。3.4综采工作面快速搬家回撤工艺应用案例3.4.1工程概况以某矿综采工作面为研究对象，该工作面位于-480m水平采区，初掘切眼长78m，设计预计安装支架52台。单架重量22000kg，工作面回采后退距离1327m，工作面设计圈定可采储量113万t，煤厚4.7m，工作面初掘切眼实际安装支架数量为55台，回采期间经撤架、续架等工作，当工作面推至设计停采线时，切眼综采支架达到182台。工作面已上网、上绳、扩帮完毕，已具备工作面综采设备拆除的条件。综采支架一次性拆除，在该矿尚属首例，没有可以借鉴的经验，尤其是顶板压力大，巷道变形较快，撤架后顶板支护困难等一系列难题摆在眼前，需要探索总结一套合理的拆除工艺和技术。3.4.2工作面设备回撤顺序下放并安装矿用液压起重机，回撤刮板机、采煤机；下放并铺设回撤通道内2m轨距轨道，下放并组装液压支架回撤叉车，回收皮带巷转载机、破碎机、自移机尾、设备列车；皮带巷设备回收完毕后下放回撤平台，用液压支架回撤叉车将回撤平台组件运输到回撤通道下口并组装，下放液压装车装置准备回收支架；由下至上的顺序依次回撤工作面液压支架；回收主副绞车、矿用液压起重机；回撤最后2组支架、回收液压装车装置及轨道巷绞车。3.4.3工作面设备回撤工艺（1）工作面刮板输送机、采煤机的回撤工艺。下放矿用液压起重机一断刮板链一回撤刮板输送机机尾部分一回收刮板链；分解采煤机部件。分解采煤机左、右滚筒一分解左、右摇臂一分解前、后行走部一中间箱；回撤刮板输送机一中部槽一机头部分；下放轨道及轨道拉条。刮板运输机、采煤机部件靠主绞车拖运，使用矿用液压起重机进行装车。（2）工作面液压支架回撤工艺。回撤下三角点处两组液压支架，在下三角点处支设木垛，木垛要求与顶板接实；将回撤平台组装完毕后，与掩护架连接。然后将液压支架回撤叉车与回撤平台连接，支架连接头与回撤平台上的拉架缸相连，用35t卸扣体将副绞车钩头与支架连接头相连，开动副绞车将支架拉上液压支架回撤叉车，此后每回收一组支架，回撤平台向通道上口上移，要求回撤平台的斜台与待回收支架架脚对正。边回收支架边回收通道内所铺设的滑道。4结束语在目前的矿井采煤生产工作中，综采工作面的机电设备是最基本也是最重要的生产工具，不仅有效的降低了采煤的成本，同时也有效的提高了采煤的效率。而综采工作面设备是可以进行循环利用的，这就涉及到设备的安装和拆卸工作，这项工作对于在矿井的生产具有极其重要的意义。虽然在矿井生产过程中，进行综采工作面安装和回撤是一个经常进行的、循环的工程，但由于所处于的环境不相同，所以各工程之间也不完全相同，这就需要工作人员在实际工作中要做好认真总结和分析，找出各工程之间的关联性，从而制定出一套关于综采工作面设备安装和回撤工程中切实可行的方案，保证综合工作面安装与回撤工程的顺利进行。综上所述，对于现代化矿井来说，综采工作面快速