延面加架状态下工作面无缝对接技术

朱 森， 郑永亮

(河南能源化工集团(永煤集团股份有限公司)，河南 永城 476600 )

受断层和无煤区的影响，为最大限度地回收煤炭资源，新桥煤矿2605工作面布置极不规则，前期工作面需要进行大角度延面加架(工作面与顺槽夹角135°)，延面加架后紧接着与工作面对接。尤其是延面加架和工作面对接难度较大，工作面中间调节距离较小，回采工艺较复杂。因此，采取合理的延面加架备用架安装工艺，对于延面加架状态下工作面的无缝对接具有重要的作用。

1 概况

为多回收煤炭资源，延面加架回采工艺和工作面对接两种回采工艺在行业内应用比较普遍，国内对这两种工艺的研究也较多，技术工艺成熟可行，但对大角度延面加架下在同一工作面同一状态下同时进行延面加架和工作面对接的研究较少。如图1所示，针对2605工作面情况，新桥煤矿从2605工作面初期安装，便将工作面延面加架和工作面对接进行综合考虑，形成一个整体工程，从设备的安装布置到现场位置定位，从延面加架备用支架摆放优化及施工工艺优化到工作面对接设备中线调节与控制，通过制定整体的施工思路使工作面顺利实现了大角度延面加架状态下工作面无缝对接。

图1 2605工作面延面加架和工作面对接示意图

2 延面加架备用架安装工艺优化

2.1 支架参数确定

考虑到2605工作面施工工艺，为保证工作面延面加架后工作面可以顺利对接，安装前需要对工作面各段距离进行认真测量。经过收集现场的测量数据，初步定出了外切眼安装36架、改造巷摆放27架、里切眼安装68架的设计方案。

2.2 延面加架备用架安装工艺优化

初期设计主要有三种方案选择。

方案一：备用支架摆放方案常用方式，如图2所示。

图2 备用支架摆放方案一

以往的延面加架工作面，液压支架摆放时一般是顺巷道方向摆放，即支架朝向与巷道朝向一致。支架沿巷道方向摆放时，要求每台支架间隔不得低于3 m，低于此距离支架会出现顶梁相叠的现象。根据巷道走向特点，工作面每推进2刀，加支架1台，所以3 m的支架间隔无法满足加架需要。若按照此种摆设方法将支架摆放在切眼改造巷I段，则支架需要向后拖运的距离较远，工作量大。另外采用该种摆架方式，巷道下帮侧需要额外施工超前支护，端头也需要额外支护，施工工艺极为复杂，所以该方案被排除。

方案二：改造巷段的备用支架摆放方案，如图3所示。

图3 备用支架摆放方案二

该种支架摆放方式支架摆放紧凑，改造巷II段的摆放长度完全可以满足27台支架所需要的距离，不需要占据额外的巷道来摆放支架。但该种支架摆放方式存在以下几个缺点：(1)巷道卸车后调向难度较大，支架卸车时由原来的顺巷道方向调整成垂直于巷道方向，调向90°，摆动角度大造成支架磨架困难，导致支架安装时间较长，影响整个安装工期；(2)支架与支架之间距离需要进行严格定位，该种支架摆放方式需要严格计算出支架架间距，架间距摆放距离过窄容易造成支架提前进入安装状态，出现支架无法安装，最后不得不向外调整支架，若架间距过大则需要后调整支架，所起架间距必须经过严密计算，摆放过程中必须严格按照此距离进行；(3)后期加架过程中端头空顶较大，需要进行额外的支护。

该种方案较方案一优点较多，所以该方案初期定位可选方案。

方案三：沿工作面走向摆放的备用支架摆放方案，如图4所示。

图4 备用支架摆放方案三

该种方案要求支架摆放必须沿工作面走向摆放，此种方案要求首台支架位置线必须定好，必须严格按照工作面走向来摆放支架。该种支架摆放方式也能够满足改造巷II段摆放27台支架的要求。

和方案二比较，该方案主要完全克服了方案二的缺点：(1)支架磨架容易，支架卸车后，只需进行适当调架即可；(2)该种加架方案实际实施过程中相当于每台支架都是一个对接工作面，而且支架前后均是交错的，支架摆放时均是架靠架，所以支架不会出现对接上的错误，另外该种摆放方式直接验算了前期设计(改造巷II段摆放27架的正确性)；(3)因为支架架靠架放置，所以工作面基本上不存在端头支护，现场大大优化了施工工艺；(4)加架时，所加支架可以直接添加到位，不需要磨架，对人员的需求较少。实际现场施工时机尾两个人即可，而一般延面加架工作面机尾至少需要5人以上，大大减少了对人员的需要。

相比方案二而言，方案三优点更加明显，综合比较上述选取了该种支架摆放方式，现场实践也证明了该种支架摆放方式极为成功，工作量大大减少，施工工艺大大简化，机尾端头作业对人员的需求由以前的5人紧张作业变成2人作业。

3 延面加架关键技术工艺及优化

3.1 备用支架首架定位

考虑到2605工作面每推进2刀即要加支架一台，为保证每天至少4刀煤的产量，工作面至少每天加支架两台，接中部槽两节。两节中部槽3 m，为保证每天两节中部槽的添加任务，需要对改造巷Ⅱ段首台支架的安装位置进行计算，即需要对直角三角形ABC的参数进行研究确定。

图5 延面加架三角区参数优化示意图

经现场研究计算后确定36#支架和37#支架间隔定位1 000 mm，由此计算出三角形ABC的各项参数，工作面37#支架摆放时按照该参数进行摆放。

3.2 端头进尺控制

为保证工作面始终处于平推状态，避免输送机上窜下滑，机头与机尾需要按照3:5的比例推进工作面(实际割煤中可以机头与机尾可以按照1:1推进工作面，其中机尾每刀进尺1 000 mm，机头每刀进尺600 mm)。

4 工作面无缝对接关键工艺技术

4.1 安装初期对接部位设备定位

刀把式工作面对接最重要的是考虑溜槽的对接，所以初期溜槽的位置定位非常重要。安装之前，将工作面的机头中线定好，然后由DD＇的距离计算出工作面推进到该处时机尾的位置。工作面2#切眼的溜槽和支架定位严格按照此时模拟的机尾位置进行定位。在大范围不便的前提下，工作面后期推进至该处时通过调节中线的方法实现对接。

现场实践证明经过前期准确计算，2#切眼内溜槽和支架安装有了依据(65#～75#支架挤架布置，架间距调至最小)，待工作面推进至对接位置，仅靠调节中线法便实现了工作面顺利对接，有效避免了通过加减槽子的方式实现工作面对接的复杂工艺。

4.2 过程控制关键

以工作面改造巷Ⅰ段内巷道偏中线(距巷道下帮0.8 m)作为定位线，1#、2#切眼内支架和中部槽对接以此线进行定位，为保证1#、2#切眼对接顺利，需严格控制工作面刮板输送机的上窜下滑。

改造巷I段外口绞车窝内存放有8节中部槽，工作面机尾对接时，需要将机尾部分(机尾+过渡槽+三节变线槽=9.66 m)拆除，将1#、2#切眼剩余距离用中部槽补齐，计算公式如下：

9.66-L+2.95=8×1.5+△

(1)

式中：9.66 mm为机尾部分的长度；L为机尾距改造巷I段偏中线的距离；2.95 mm为2#切眼第一节中部槽外口距改造巷I段偏中线的距离；(8×1.5)为8节中部槽的总长度；△为对接位置8节中部槽补齐后，中部槽(63#和64#)合口处余量(方便掏取底链)，一般取100～200 mm，此处取110 mm。L=500 mm，即工作面推进过程中，刮板输送机机尾外沿距偏中线距离为500 mm。工作面在改造巷I段推进时，控制输送机上窜下滑，保证对接时机尾外沿距偏中线距离为500 mm，偏差±50 mm。

为保证工作面1#、2#切眼对接顺利，工作面推至改造巷I段时，对机尾位置进行定位，工作面推进期间，机尾严格按照定位位置向前推进工作面。实际生产过程中，在机尾外沿上用白色自喷漆划一条控制线，保证该线和偏中线重合的前提下设备可以实现无缝对接。

2605综采工作面现场通过采取上述措施，待工作面推进至对接位置，上下槽子合口距离140 mm(要求合口处距离保证在100～200 mm)，顺利圆满地完成了工作面对接。

4.3 现场存在的关键问题及解决方法

存在的关键问题：初期控制线施工时没有考虑顶底板倾角带来的影响，导致初期误差较大。

因为巷道顶底板有一定的倾斜角度，所以从顶板拉一铅垂线到设备同一位置处的不同高度处有一定的间距存在，如图6所示为AB的距离差距。距机尾外沿同样宽的地方到底板的铅垂线位置不一样。工作面对接以底板距离为准，所以初期A点以为是正确的，但是后期机尾有倾角后发现，原A点位置与顶板控制线重合后，铅垂线所在的底板位置不再与底板位置重合。所以将A点进行纠正，修正到B点，避免了错误的产生。

图6 机尾控制示意图

解决办法：生产中除了看机尾上所划控制线是否与顶板控制线重合以外，还要定期校正顶底板倾角对机尾控制线的影响程度，或是直接在底板施工控制线进行直接测量。

5 结语

经过前期精密设计与计算和现场掌控，实现了延面加架状态下工作面无缝对接(即加架对接后工作面没有再出现加减槽子的工序)。2605综采工作面若采用单一的刀把式对接工作面，工作面部分煤体无法回收，通过延面加架和工作面对接两种回采工艺结合，为新桥煤矿多采出三角煤柱15306t，在一定程度上缓解了采掘接替，同时表明该工艺技术可行，经济合理，效益显著。