大倾角工作面顺山支架高效安装工法的探索与应用

潘,军

淮北矿业（集团）有限责任公司生产装备分公司桃园项目部，安徽宿州 234116

摘 要：为了有效解决大倾角工作面安装顺山支架二次靠架时的单体崩弹伤人、支架下滑伤人、顶板木料掉落伤人的风险，减少二次靠架对切眼顶板原支护的破坏程度，降低施工中存在的风险，增加后期降顺山支架时的安全系数。本文对神源煤化工3401综采工作面顺山支架实现安全高效安装，积极采用新工艺、新设备，大胆创新。为确保大倾角工作面顺山支架高效安装工法顺利推进，从设备创新改造和选型两方面入手，下大力气，不断改进施工设备，为工作面提前具备回采条件创造了条件，大大提高了工作面设备安装效率，减少了二次靠架所需时间，大大提高了工作面设备安装效率，缩短了安装工期。从而为工作面设备的安全、高效安装提供参考。

关键词：大倾角工作面；顺山支架；二次靠架；高效安装

引 言：大倾角工作面顺山支架安装期间，由于切眼角度较大，给顺山支架脱车、安装就位带来一定的困难。切眼角度超过30°，单轨吊无法满足整架运输时，生产矿井采用老塘侧铺设轨道，顺山支架运输到位后脱车及使用单体支柱进行靠架无法采取防窜措施，不能满足安全生产要求。根据神源煤化工3401综采工作面的现场实际情况综合分析，经公司生产技术部和桃园项目部共同研究：安装顺山支架前，在偏煤壁侧铺设顺山支架运输专用轨道，轨距为900mm，轨道中心线距煤壁1350mm，完全满足顺山支架运输、安装要求，顺山支架距煤壁侧预留400-600mm的空间，为后期矿方刷大时铺设链板机或搪瓷溜创造条件。

1.神源煤化工3401综采工作面概况

1.1地质概况。3401工作面32煤层厚1.36m～4.04m，平均2.91m，局部夹1～2层泥岩夹矸，夹矸平均厚度为0.18m，属较稳定煤层。3401工作面切眼长130m，最大倾角35°，平均倾角29°；机巷运输距离1766m；风巷运输距离1747m；可采走向长度1359m，可采储量62.3万吨。

1.2切眼断面规格与支护形式及参数。切眼支护方式：采用“锚带网索梁”支护。导硐尺寸为：净宽×净高=4800×3000mm的梯形断面，刷大尺寸为：净宽×净高=2800×3000mm的梯形断面，切眼断面尺寸为：净宽×净高=7.6×3.0m。切眼支护参数设计：顶板及老塘侧帮部采用Φ22L2600型锚杆、煤壁侧帮部采用Φ20L2600型玻璃钢锚杆配合M4型钢带、配套托盘，全断面采用金属菱形金属网（8#铁丝编制的金属菱形网，2500×900mm）支护，刷大侧顶板锚杆间排距800×800mm，导硐侧顶板及巷道帮部锚杆间排距750×800mm，每根锚杆配2根Z2550型树脂药卷；导硐侧和刷大侧顶板都采用锚索补强，锚索间排距1600×800mm；锚索规格：Φ21.8L6300mm，每根锚索配1卷K2550型和2卷Z2550型树脂药卷及配套锚索托盘。神源煤化工3401综采工作面采用“1+2”扩安一体化安装工艺，切眼刷扩前沿煤壁顺山安装 1 排顺山液压支架加固顶板，ZZ8800/20/34D型液压支架顶梁长度为4.6m，顺山支架间距为5m，切眼内计划安装顺山支架24架，顺山支架初撑力≥15MPa。切眼下口使用采用一架端头支架支护。

1.3其他事项。①切眼内顺山支架与顶板间必须加垫厚度≥300mm木料，避免压坏锚索造成支护失效。②3401综采工作面为电液控工作面，须优先形成供液系统，提前安装净化水设备，液压支架使用净化水配比浓缩液供液，以防杂质进入供液系统损坏各个密封件。③掘进刷扩时距顺山支架≤500mm处施工1排顺山锚索梁；切眼刷扩时，刷扩施工位置距支架安装处≥30m；未采用顺山支架加固地段不得刷扩；掘进刷扩期间必须采取防护措施，确保顺山支架不被损坏，因刷扩造成顺山支架架档内的浮煤由矿掘进单位及时清理净。

2.存在的困难及原因分析

淮北矿业部分生产矿井采用老塘侧铺设轨道，顺山支架运输到位后，使用单体进行靠架，都是这种传统的单一安装方式。对于神源煤化工3401综采工作面：①为解决以上问题，安装顺山支架前，在偏煤壁侧铺设顺山支架运输专用轨道，轨距为900mm，轨道中心线距煤壁1350mm。②顺山支架安装时直接脱车到位，顺山支架距煤壁侧预留400～600mm的空间，为后期矿方刷大时铺设链板机或搪瓷溜创造条件。

3.采取的解决方案（创新点）

根据神源煤化工3401综采工作面的现场实际情况，经公司生产技术部联合桃园项目部共同研究：安装顺山支架前，在偏煤壁侧铺设顺山支架运输专用轨道，轨距为900mm，轨道中心线距煤壁1350mm，完全满足顺山支架运输、安装要求。

综合考虑，公司决定采用提前在偏煤壁侧铺设顺山支架运输专用轨道，轨距为900mm，轨道中心线距煤壁1350mm。具体方案如下：①有效解决了大倾角工作面安装顺山支架时二次靠架时的单体崩弹伤人、支架下滑伤人、顶板木料掉落伤人的风险，减少了施工工序，降低了施工中存在的风险。②减少了二次靠架对切眼顶板原支护的破坏程度，提高了切眼的支护强度，增加了后期降顺山支架时的安全系数。③由于切眼设备安装工期紧张，减少了二次靠架所需时间，为工作面提前具备生产条件创造了条件，大大提高了工作面设备安装效率，缩短了安装工期。

4.制定措施

当前集团公司大力推进“四化三减”，以此为契机，将安装全流程机械化、施工工序优化、优化人员配置、技术革新等方面进行改革，以实现安全高效安装和提升安装质量、降低职工劳动强度的目的。

4.1超前谋划、提前介入。坚持“一设计一论证，不论证不施工”的原则，工作面安装前由公司领导牵头与矿方相关部门进行安全技术经济一体化论证，对安装系统布置进行统筹考虑，做到超前谋划；项目部提前介入准备，密切关注工作面安装前筹备工作，积极与矿方施工单位沟通联系，共同研究、设计方案，在创造良好安全环境的同时避免返工现象。

4.2细实培训、固本枝荣。一是入井前组织干部职工开展专项安全风险辨识，针对存在潜在及未知风险，采取可靠管控措施，重点在辨识过程中发现和解决问题，避免把问题带到井下。二是通过加强培训，利用CAD图纸将每班需要安装情况直观、清晰地呈现出来，有效降低学习难度，提高职工学习兴趣，使职工迅速掌握工艺流程和安装标准。职工在实践中学习，在学习中提高，现场施工经验逐渐丰富，专业技术力量日益增强，保证了此次工作面的顺利安装。

4.3工艺革新、保障有力。“1+2”切眼顺山支架安装采用地轨运输是面临传统工艺的又一重大挑战，只有在轨道铺设上高标准、严要求，才能保证安装任务安全高效完成，在神源煤化工3401综采工作面安装应用以来，取得较好的安全效益，达到了预期的效果。（1）工艺流程。施工切眼→组装支架→整架运输→切眼内安装顺山支架→刷扩切眼→调整顺山支架为走向支架→补充安装2架。（2）技术要求。①切眼宽度≥4.6m，切眼刷扩前沿煤壁顺山安装1排液压支架 加固顶板，支架顶梁间距≤200mm，支架初撑力≥15MPa。②采用锚杆支护的切眼，顺山支架与顶板间必须加垫厚度≥150mm木料，避免压坏锚杆造成支护失效。③切眼导硐贯通及支架运输路线畅通后，先在导硐待刷扩侧顺山安装1排液压支架加固顶板。由于工作面倾角较大，防止刷大期间造成滚矸伤人的风险，待掘进刷大施工结束后，开始循环安装支架；先调向安装顺山支架，在调向后的顺山支架位置补充安装2架液压支架。（3）顺山支架的安装原则。①切眼导硐侧贯通后，直接进入顺山支架安装阶段；②顺山支架安装在切眼导硐紧贴煤壁处；③要求支架顶梁首尾相连，间隔不大于0.2m；④顶梁上方走向加垫不少于三排木料，以防止支架顶梁升降过程中破坏支护锚杆或锚索；⑤每架顺山支架安装一个压力表，确保工作阻力不小于15MPa，实现实时监测；⑥施工期间，绞车绳道及其波及范围、支架下方及两侧严禁有人；⑦由于切眼角度较大，人员在迎头施工时，需在作业地点上方悬挂全断面防护网，防止滚矸伤人。（4）多措并举、助力双效。项目部紧紧围绕“五个一流”总体目标，坚持“三到位”管控方法，确保将施工安全措施落到实处。统筹安排到位。将安全管理触角延伸到各个岗位细支末节，全面梳理整合安全生产管理的过程控制，将人、机、物、环等涉及安全生产工作的各个环节有机地结合起来，让职工明白“怎么看、怎么办、怎么干”，增强职工的安全和质量意识。现场落实到位。牢固树立问题和结果导向，带着问题查，围绕问题转，奔着问题干，跟班干部深入现场发现问题，解决问题，协调、组织、落实好当班的安全生产责任;班组长要全面熟悉工作环境及施工中的危险因素，合理组织生产，细化分工，优化劳动组织，把隐患消除在萌芽状态。动态监督到位。坚持动态督查与静态督查有机结合，通过仔细研判流程、工序存在的风险，对重点地段和薄弱环节做到紧盯现场，严格把关，切实消除各类不安全因素。对排查岀的隐患能够现场整改的，现场监督整改验收，不能现场整改的制定整改措施限期整改。通过坚持“三到位”的管控方法，安装作业效率和效益得到稳步提升。同时，有效解决各工序之间的衔接问题，实现无缝对接。

结 论：总之，综采工作面安装采用“1+2”顺山支架综掘扩安一体化施工工艺在神源煤化工3401综采工作面安全高效应用，真正变“盆景”为“风景”，为大倾角工作面安装顺山支架积累成果经验，为“1+2”顺山支架全面推广奠定坚实基础。①首先安装第一架端头支架，就位后及时升足紧支撑顶板，顺山支架安装时直接脱车就位，防止支架因大倾角产生下滑。②减少顺山支架二次靠架，每架需要4人进行操作，22架顺山支架共需88人次，需要支付人工工资36168元，另外还需支付单体租赁及维修费用。按全年安装35面次计算，可节约成本近127万元。安拆工期的提前，在一定程度上缓解了矿区生产接替紧张局面，为产量目标的实现创造了有利条件。③有效解决了大倾角工作面安装顺山支架时二次靠架时的单体崩弹伤人、支架下滑伤人、顶板木料掉落伤人的风险，减少了施工工序，降低了施工中存在的风险。④减少了二次靠架对切眼顶板原支护的破坏程度，提高了切眼的支护强度，增加了后期降顺山支架时的安全系数。5.5由于切眼设备安装工期紧张，减少了二次靠架所需时间，为工作面提前具备生产条件创造了条件，大大提高了工作面设备安装效率，缩短了安装工期。

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