张培
淮北矿业集团公司综采安拆分公司，安徽淮北 235047
摘要：随着矿井开采的不断深入，地质条件变得异常复杂，其中大倾角工作面的设备安装成为一大难题，施工工艺复杂，危险因素增多。大倾角工作面是指煤层倾角大于25o的工作面。煤层倾角较大，综采面设备体积大、吨位重，因此大倾角综采工作面设备的安装方法、工艺等与普通工作面存在较大区别。设备运输、安装时若不采取有效措施，往往会出现切眼内轨道下滑、平板车失稳、设备下滑等不利现象。这些现象不仅大幅度地降低安装作业人员功效，还会引起一系列安全隐患。文章以桃园矿Ⅱ1044综采工作面安装为例，研究大倾角综采工作面设备的安装技术，为其他工作面安装提供了经验借鉴。
关键词：煤矿综采工作面；大倾角；设备安装；工艺技术
1.引言
1.1 工作面概况。①Ⅱ1044切眼布置在10煤层，平均煤厚3.7m，局部含有一层夹矸，平均厚0.1m，煤层倾角最大45°，最小39°，平均倾角约41°；煤层直接顶为泥岩，平均厚度1m，老顶为细砂岩，平均厚度9.5m，直接底为泥岩，平均厚度1.2m，老底为粉砂岩，平均厚度9.99m，该煤层顶板属于Ⅲ类中等稳定岩石。②Ⅱ1044切眼断面设计为紧跟煤层顶板的斜梯形，净宽×净高（道面以上）=7800×2900mm。切眼采用“锚带网索+单体棚”复合支护，采用DWX31.5矿用单体配合HDJB-1200铰接顶梁打设四排倾向棚。
1.2工作面安装主要设备。①液压支架，ZZ10000-21/45D型，112架；②采煤机，MG650/1540-WD型，1台；③运输机，SGZ800/1400型，1部。
1.3设备运输路线。地面机厂→副井→井底车场→Ⅱ4轨道大巷→Ⅱ4轨道上山→Ⅱ4二中车场→Ⅱ1044风联巷→Ⅱ1044风巷→Ⅱ1044工作面。
2.安装前的准备工作
2.1巷道布置。为有效避免回采期间运输机、液压支架下滑，机风巷布置成伪倾斜形式，即机巷超前风巷25m。支架组装硐室布置在上出口外30m位置，尺寸为长×宽×高12×5×5m，支架安装顺序由机头向机尾（由下而上）方向安装。
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2.2轨道铺设。运架路线轨型30Kg/m，3m/节（支架中心距1.5m），轨距0.9m，道木规格为1.5m×0.2m×0.2m，中心距0.7m布置，接头两侧必须有道木并加铁道板或轨距拉杆，轨道接头间隙不得大于5mm，高低和左右错差不得大于2mm；拱弯道处加设护轨，竖面弯道曲率半径不小于15m；轨道铺设要求平、直、稳、实。支架突出部分离顶不小于200mm，离帮不小于300mm,轨道外沿400mm范围清理干净。为避免出现重车碾压发生轨道整体下滑情况，工作面内每隔20m在轨道两侧各打地锚一根，使用圆环链将轨道与地锚连成整体；上口变坡点严禁截道搭接，加工专用拱弯道，弯道四角均使用地锚固定。
2.3绞车及转盘道布置。①在风巷上帮位置施工绞车硐室,布置两台绞车分别垂直于工作面煤壁侧、老塘侧轨道用于运送工作面设备；上隅角布置一台绞车垂直风巷轨道牵引重车到上出口及转盘道调向。②在工作面轨道与风巷轨道交叉点位置布置转盘道用于支架在上出口位置调向。转盘道与工作面轨道接茬处布置一套远控阻车器，下方一列车长度位置设置一套远控联动保险档。
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2.4工作面施工行人台阶。大倾角工作面人员作业及上下行走都十分困难，在煤壁侧和老塘侧分别施工行人台阶，并拉一条棕绳作为上下行走使用。
2.5工作面防止煤矸及物料下滑措施。在工作面安装人员作业过程中，上部的煤矸和其它物料受外力作用容易下滑伤人。采取在上出口和作业地点上下各设置一道防窜网，全断面覆盖。防窜网采用尼龙绳编扎，尼龙绳直径为6mm，网眼不大于5cm。尼龙网上部吊挂点间距为1.5m，搭茬底板不小于30cm，底部不少于三处生根点。
2.6绞车及钢丝绳选型。绞车强度验算：F牵 = wg（sinα+f1cosα）+qLg（sinα+f2cosα）。绞车钢丝绳强度校核：根据2016版《煤矿安全规程》第408条表9规定：倾斜巷道钢丝绳安全系数最低值为6.5。安全系数公式：Ma= QZ /F牵。式中：f1为矿车或其它种类车在轨道运行中的阻力系数；f2为钢丝绳运行中的阻力系数；L为最大运输距离，m；W为最大运输重量，kg；α为最大运输角度，o；QZ为标准钢丝绳全部破断力之和，KN；Ma为钢丝绳安全系数；q为钢丝绳质量，kg/m。根据上述公式分别计算出绞车最大需用牵引力和钢丝绳破断拉力要求选用合适的绞车及配套钢丝绳。
3.设备安装
3.1设备安装顺序：液压支架→运输机→采煤机→上部液压支架。为有效控制运输机安装过程中下滑，首先安装20架液压支架，然后按照常规工艺安装运输机、采煤机、上部液压支架。
3.2液压支架安装：①根据机巷与工作面关系确定第一架支架安装位置，以保证后期运输机和转载机正常搭接。②运送第一架液压支架前，在支架底座位置上方平行于轨道，根据装架平台尺寸合适位置固定装架平台。装架平台用于支架卸车，其优点主要是避免平板车窜动和对承载轨道的挤压。随着支架安装，每回收一节轨道装架平台朝机尾方向移动一节轨道的距离（3m）。③工作面采用整体支架下松的运输方式，使用3#绞车把整体支架车从硐室牵引到转盘道中心位置。④由于工作面倾角较大，为防止支架重心下移出平板车轴距之外，支架上部翘起造成斜巷运输事故，需使用专用绳鼻（强度不低于主绳，长度根据支架尺寸和运输需要提前准备）绕支架后立柱及掩护梁一圈使用卸扣锁好，然后与2#绞车钩头连接，以提高绞车钩头与支架连接点位置形成向下压支架尾部的效果，从而避免支架重心偏移。使用1#绞车钩头与平板车上碰头连接配合2#绞车下松支架。⑤三部绞车相互配合把支架车在转盘道上旋转，从垂直工作面轨道旋转到平行于工作面轨道且能圆滑过度以保障车辆顺利通过。⑥支架下松到位停稳，使平板车下碰头与装架平台钩头相重合并插入锁紧销，从下向上从里到外卸掉支架限位。⑦绷紧1#绞车钢丝绳固定平板车和装架平台不下滑，缓慢点动2#绞车下松，利用支架自重使支架与平板车脱离。⑧使用调架绞车配合2#绞车调整支架方向就位，及时升支架结实顶板，并在支架顶梁下部均匀布置三棵单体抗柱避免支架卸载歪斜。⑨使用同样方法安装上部支架，机头三架安装完毕，设置防倒千斤顶使机头三架形成一个整体。⑩液压支架安装质量要求。a.支架要排成一直线,不得歪斜,中心距偏差不得超过±50mm,且能与运输机垂直连接。b.支架要垂直顶底板,与顶板接牢,严密有劲,不得空顶。c.支架与煤壁保持垂直,顶梁与顶底板平行支设,其最大仰俯角应≯7o。d.相邻支架间不能有明显错差,支架不挤不咬。e.支架内无浮煤,架间无煤尘堆积,支架的立柱、阀组以及各类千斤顶完好,无锈蚀、窜液、漏液现象。伸缩自如,缸体或连接头无变形、损坏。f.支架液压管路排列整齐,无漏液、短路,接头使用合格的U型卡销。
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3.3运输机安装。①安装20架液压支架后，转移转盘道与工作面煤壁侧轨道搭接，安全设施同样布置，使用1#绞车把运输机散件运送到工作面组装。②运输机安装顺序：机头推移部→机头传动部→过渡槽→机头抬高变线槽→机头变线槽→中部槽（天窗槽）→机尾变线槽→机尾抬高变线槽→机尾联接槽→机尾推移部→机尾传动部→电机及齿箱水冷系统和电气控制系统。③在安装工作面运输机前，首先将底板铲平整，避免出现局部凹凸地段。④工作面卸槽子时使用多台手拉葫芦共同起吊。手拉葫芦带劲确保溜槽不会受力下滑，松开溜槽与平板车之间的连接链条，利用工作面上口绞车将平板车转运出工作面。通过操作手拉葫芦上下拉动对运输机槽子进行对接，并于支架推移及时连接。每组装一车溜槽从溜槽底链道穿好Ф21.5mm钢丝绳（铺链条用）。⑤溜槽铺设后，上齐销子、卡环、挡板、齿轨等配套设施。⑥铺链条：用Ф21.5mm钢丝绳从机头链轮下方穿过机头、中部槽直至机尾，作为牵引底链用绳；将链条在机尾处铺好后，利用机巷内绞车通过提前穿好的钢丝绳将底链牵引至机头；再用类似的方法将上链从机尾牵引至机头；机尾安装好后，上下链条合茬、紧链。⑦质量要求：a.运输机安装零部件齐全、完整、正确、紧固可靠，联动闭锁保护灵敏可靠，能与支架正确连接。b.工作面刮板输送机的铺设必须达到平、直、稳和底槽内无杂物的要求。中部槽每10块安设一块天窗槽。c.运输机与链板机搭接高度合适，保证吐煤时煤落在链板机机尾槽中部。d.安装刮板时要注意刮板方向与煤流方向。刮板链的松紧程度合适，两链张紧一致，以刮板链在机头链轮处下垂2个环为宜。
3.4采煤机安装。①安装顺序：将采煤机为7个部分装车下井,进入工作面的顺序依次为下滚筒、下摇臂、下行走部、中间箱、上行走部、上滚筒、上摇臂及附件。②安装时,首先起吊煤机下行走部，使导向滑靴与溜槽齿轨完全啮合，在滑靴下方运输机齿轨上加设挡销，并用圆环链配合马蹄环、螺栓将煤机下行走部牢固固定在运输机上。然后用螺栓联接固定煤机中间箱、右行走部。③截割摇臂的安装：用手拉葫芦将下截割摇臂吊起，找正与机身牵引部连接孔的正确安装位置，将销轴和衬套装入连接孔中并用螺钉连接固定；然后将调高油缸的活塞杆与截割摇臂的连接耳找正，装入销轴和衬套并用螺钉连接固定。上截割摇臂用同样的方式与机身连接。④滚筒的安装：起吊滚筒套装在摇臂上，用螺钉将滚筒紧固在摇臂的端盖上。连接滚筒和摇臂之间的连接水管，然后用螺钉将挡板紧固在滚筒端盖上，安装截齿。⑤安装管路和电缆：组装完采煤机的大部件后，安装整机的液压系统、冷却系统、喷雾系统管路和敷设电缆搭火。⑥质量要求：a.外观：清洁整齐，无浮煤等；各部件螺栓齐全、紧固、完好，液压螺杆的预紧力符合要求。b.牵引部：部件齐全、完好；油质、油量符合规定要求；各种液压系统保护齐全、灵敏、可靠，压力符合要求；各接合面密封严密、无漏油现象。c.截割部：摇臂升降灵活，无卡阻，不自动下降；齿轮传动无异常声响；操作手把、离合器动作灵活、可靠；各接合面密封严密、不漏油；滚筒旋叶完好、截齿齐全，转动灵活。d.附属装置：底拖架无变形，滑靴、行走轮紧固完好；销轮齿条啮合准确，灵活可靠；冷却水及内、外喷雾水路畅通，喷雾齐全，压力符合要求，雾状效果好，无阻塞，过滤网齐全无损坏；电缆拖架齐全、牢固、电缆不受力；各种仪器、仪表显示清晰正确。e.电气部分：电机运转声音正常，采煤机保护装置与运输机闭锁，各种保护齐全、灵敏可靠；电机喇叭嘴、电控箱接合面符合防爆要求，螺栓弹垫齐全，不失去弹性，接合面防锈油符合规定；电缆接线头、进入喇叭嘴处必须压紧。
4.结语
工作面设备安装按照自下而上的顺序，通过巷道和绞车的布置、转盘道和装架平台的使用、轨道和安全设施的施工要求等准备，且设备运输和安装过程中所采取的相应安全措施及施工顺序，实现了大倾角工作面的快速安装，取得了较好的经济效益和实践经验。
参考文献：
[1]张雨.大倾角综采工作面设备快速安装技术研究与应用[J].基层建设，2018,19.
[2]勾海龙.浅析大倾角工作面综采设备安装工艺[J].道客巴巴，2016-09-29.