0  引言

传统采煤工作面切眼的扩刷和设备安装是分两个步骤进行，一般情况是使用掘进机扩刷完切眼后再安装液压支架、运输机等设备^[1-3]。切眼扩刷期间由于断面大，暴露时间长等原因需要先支设单体支柱或安装单元支架的方式临时支护切眼顶板，然后再于工作面安装期间进行撤除。支护设施反复安撤的方式不仅增加了工人的劳动强度，也增加了支护成本^[4]。因此采用切眼扩安一体化工艺对解决以上问题有重要意义。

    目前，现有的综采工作面扩安一体化工艺都需要配套使用安装支架起吊或支架调移设备，额外的设备安装撤除和人员的学习使用都会产生多余的成本和风险^[5-6]。鉴于上述问题，本文以兴隆庄煤矿1313二切眼为工程背景，利用基础的掘进和支护设备，通过优化工艺作业流程，极大的提高了扩安一体化工艺的适用性。

1  工程背景

1.1矿井安撤接续工作紧张

根据兴隆庄煤矿总体接续安排，2024年需先后组织5个工作面生产，全年需完成5安4撤，生产接续相对紧张，安撤任务繁重。

1.2兴隆庄煤矿1313工作面条件复杂

1313工作面位于矿井一采区东北部，南部为1311、7301采空区，东部为7302采空区，西部为1310采空区，北部为5301、5313采空区。两顺槽分别沿肖家庄二号、三号断层布置，断层落差较大（H=0～36m），整体为地堑结构,设计3个切眼，先后进行2次合面、1次缩面撤除，如图1所示。按正常生产组织，一、二切眼从扩刷完毕到安装完毕，需要历时2～3个月。受采空区、断层、老巷等多种因素影响，顶板管理难度较大，存在较大的安全风险。

图1  1313工作面巷道设计

1.3传统工艺缺点

传统扩刷切眼，需采用支设3路液压单体支柱配合顶梁的方式进行扩宽施工，此施工工艺从单体支柱运输、支设、日常维护方面占用人工较多，职工劳动强度大，劳动效率低，单体支柱在使用过程中需抬扛单体、登高作业、搭设脚手架，施工繁琐，安全系数较低，且单体支柱配合顶梁的支护方式对顶板支护面积小，支护强度较低，对巷道围岩变形控制效果较差，切眼扩刷完毕后顶帮变形量较大，后期使用时需再次扩刷，增加人工的投入使用。特殊施工地点支护效果较差，如大面积连续顶板破碎、过老巷等区域，单体支柱的适用性明显降低。

2  扩安一体化工艺准备工作

2.1扩安一体化使用设备

1313工作面二切眼设计为上宽8.5m，下宽9.4m的梯形巷道，通过利用SolidWorks软件对巷道及设备进行建模模拟切眼扩刷和支架旋转安装过程，如图2所示，确定使用EBZ260综掘机搭配SGB620/40T运输机进行切眼扩刷，所需设备及尺寸如表1。

图2  扩安一体化设备空间关系

表1  扩安一体所需设备

2.2设备运输系统

根据导硐尺寸和单轨吊机车尺寸确定支架路单轨吊机车轨道中心线按照导硐巷道中心线向面侧偏0.6m布置，满足支架运输条件，如图3所示。

图3  单轨机车吊轨道布置位置

图3  单轨机车吊轨道布置位置

2.3第一组支架定位

在支架安装前根据设备布置图进行支架和后部运输机定位，并提前安装后部运输机和支架拖移及转向用滑板。

3  扩安一体工艺实施情况

3.1拐弯开门阶段

在1313二轨顺内安装掘进机，同时在1313二切眼内顺巷安装3组液压支架，加强顶板支护。第一组支架直接落在调架滑板上，剩余支架在滑板上，将底座与滑板使用40T链条连接，然后拆除支架范围内单轨吊。使用道木垫在支架顶梁上，避开顶板支护，固定好道木，防止升架时道木大范围窜动，支架接液，缓慢升架，待道木接顶可靠且未损坏、顶板未破碎前停止升架，确保切眼ABC区足够的支护强度。按正常拐弯开门的方式组织掘进施工，待掘进机拐弯入门后，及时将第一组支架旋转安装到位。

3.2集中安装阶段

1313二切眼扩刷至15米位置时，拐弯开门结束，掘进机完全调正，暂停切眼扩刷，集中组织旋转调整支架，如图4所示。接好支架液压系统，缓慢降下支架，观察好顶板情况，拆下道木，然后拆掉供液系统进行旋转支架调架作业，将φ34链条固定在掘进机上并与待安支架推移框架相连，支架四连杆使用φ34链条与大行程拉移千斤顶相连，拉移千斤顶另一端与固定锚杆连接。推移框架供液操作人员在架间平缓操作推移千斤顶，同时另一人在拉移千斤顶动作范围外远距离供液操作，两者配合使支架整体前移和调向，直至支架完全调正，支架安装完毕后，后面支架使用链条将待安装支架推移框架与旋转后的支架底座连接，然后操作推移框架，通过自拉自方式拉移至使用位置。将支架一次性安装至掘进机回转台位置，距离扩刷迎头4～5米。

图4  集中安装阶段设备及支护状态

1.  

3.3正规循环阶段

按照“掘进扩刷与外围支架装运平行作业、支架旋转调向与掘进检修平行作业”的模式进行正规循环，每天中班、夜班掘进扩刷6排，早班调向安装支架3组，确保正常安装的支架距扩刷迎头保持4～10米距离。同时，确保导硐侧顺巷安装不少于3组支架作为切眼扩刷的超前支护，如图5所示。

图5  正规循环阶段设备及支护状态

4  应用效果

（1）扩安一体化工艺成果在兴隆庄煤矿1313二切眼扩刷阶段顺利实施，完成了扩刷切眼102米，安装支架58组。原支护方式需支设单体支柱约290棵，使用扩安一体工艺后减少了单体支柱运输、支设、维护及回撤人工约300人，减少单体支柱使用时长60天，有效降低了工人劳动强度，减少了支护材料使用费用。

（2）传统工艺中扩刷完毕至支架安装期间，受切眼底鼓、顶板下沉等因素影响，往往需要进行扩帮、落底等准备工作。而采用扩安一体化施工工艺，在巷道受压变形前，已完成安装支架等主体工作，有效避免了后续工作。

（3）革新液压支架旋转及拖移方式使用较为安全的千斤顶进行调架操作，替代了原有回柱绞车配合单体支柱的调架方式，规避了回柱绞车运行过程中存在的崩绳、断绳风险，并且千斤顶调架可实现远距离操作，增强了现场施工的安全性。

（4）通过扩安一体化工艺的实施，将扩刷和安装作业同步进行，提高了整体效率。仅以1313二切眼扩刷为例，采用传统共工艺扩刷与安全切眼102m，需要30天，采用扩安一体化施工可比传统工艺的整体工期缩减8天，工作效率提高约26%。

5  结论

通过顺巷安设超前支架、及时旋转调向支架，将传统工艺中单体支柱与顶板的“点（线）接触”变为支架与顶板的“面接触”，大大加强了顶板支护强度。同时扩安一体化工艺能够实现扩刷后支架的及时安装，大大缩小了大断面一次性暴露时间，极大程度上提高了现场的安全保障。扩安一体化工艺的成功实施，有效缩短了安装工期时间，降低了工人劳动强度，减少了支护材料使用费用。

参考文献：

[1] 来红祥, 张志智, 黎劲东. 综采工作面扩安一体化工艺研究.内蒙古煤炭经济, 2021, 5(2): 25-26.

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