综采工作面提升绞车固定方式探讨

【摘 要】传统的绞车固定方式为混凝土浇筑固定，但施工时间长，不能适应复杂地形；21303工作面切口处煤层倾角达19°，采用地锚加戗柱的固定方式安全系数12.88，远大于钢丝绳的安全系数，由于煤层倾角较大，戗柱无法施工；最终采取地锚加钢板的固定方式，安全系数达到10.1，适应了大倾角煤层的要求。

【关键词】大倾角；提升绞车；固定方式

引言

随着综采工作面液压支架等大型设备的配备，对绞车的承载能力和安全系数也有了更高的要求。传统的绞车固定方式为混凝土浇筑，混凝土浇筑工程量大、施工时间长、不能适应复杂地形，且存在地板底鼓不易维修的缺点[1-3]。基于此，本文以大倾角煤层绞车固定方式为例，对两种固定方式分别进行了受力分析，均达到了安全系数的要求，而且施工简单易行。但地锚加钢板的固定方式对施工空间的适应性更强。

1 工程概况

21303工作面北邻21301采空区、南邻近DF4断层和21307、21309采空区、西邻井田边界煤柱、东邻近南十三轨道上山和南翼总回风巷保护煤柱。工作面斜长152m，走向长度1028m，回采二2煤，煤层厚度最小1.6m，最大4.4m，平均2.49m，煤岩类型以亮煤为主，次为暗煤、半光亮型煤。煤层倾角6°～20°，切眼口处煤层倾角达到19°（图1）。在切眼口拉底形成停车平台，绞车窝内高度5.0m～8.0m，地锚加压戗柱的固定方式已不适应。因此，作为综采设备顺槽及切眼内搬运的主要工具――双速多用绞车（SDJ系列）的固定成为能否安全顺利安装的关键。

2 绞车固定方式

21303工作面安装ZY3800-16/35液压支架，使用专用平板车运输，两者总重为14.5t，为运输的最大重量。切眼口使用的绞车型号为SDJ-28型双速多用绞车，重量4.0t。

2.1 地锚加戗柱的固定方式

煤层倾角较小，绞车前方施工停车平台后，绞车硐室高度不超过4.0m，采取地锚加压戗柱固定。地锚通过3根12#槽钢及6条M24螺栓与绞车底座进行连接。地锚数量为8，锚杆规格为φ20×2200高强锚杆。4根压柱、2根戗柱，压戗柱规格为直径180mm圆直红松。戗柱前倾，与顶板法线成30°角。戗柱上方顶板必须掏窝，掏窝深度不小于100mm，压戗柱上端用专用的防倒绳固定，压戗柱固定牢固。

2.2 地锚加戗柱安全验算

（1）根据绞车的稳固情况，对绞车做如下受力分析如图2所示。

式中：G2为支架及装支架车辆的总重14.5t，g为9.8N/kg，β为煤层倾角19°，f2为车辆在轨道上的滚动摩擦系数，取0.02。

（2）安全系数验算：

N3/N5=12.88>6.5

绞车稳固安全系数大于钢丝绳安全系数，符合要求。

2.3 大倾角情况下绞车固定方式

煤层倾角较大时，绞车前方停车平台拉底量达2.0m～4.5m，绞车窝高度超过5.0m。一般作为戗柱用的木料长度最长不超4.0m，故无法采取地锚加压戗柱的方式固定绞车，采取地锚加钢板的固定。钢板厚度为30mm，每根钢板两端各布置2根地锚。

2.4 大倾角情况下绞车固定安全验算

（1）根据绞车稳固情况，对绞车做如下受力分析如图3所示。

N1为绞车重力（G1）、压板地锚产生锚固力（F1）、地锚对绞车的锚固力（F2）之和；

N3为绞车所受的摩擦力；

N4为底板对绞车的作用力；

N5为支架对绞车的作用力。

N1=G1+F1+F2 （1）

=2199.2kN

式中：

G1=M1×g=4×9.8=39.2kN；

M1为绞车重量4t，g为9.8N/kg

F1=n1×τ

=12×120=1440kN

n1为固定压板所打地锚数量，12根；τ为锚杆锚固力，实测120kN。

F2=n2×τ

=6×120=720kN

n2为地锚数量6；τ为锚杆锚固力120kN

N3=N1×f =439.9kN （3）

式中f为绞车与底板之间的静摩擦系数，取0.2

N4=N1=2199.2kN （4）

N5=G2×g×（sinβ-f2×cosβ） （5）

=43.58kN

式中G2为支架及装支架车辆的总重14.5t，g为9.8N/kg，β为煤层倾角19°，f2为车辆在轨道上的滚动摩擦系数，取0.02。

（2）安全系数验算

N3/N5=10.1>6.5

绞车稳固全系数，符合要求。

3 结语

（1）通过计算可以得出地锚加戗柱的安全系数达到12.88，地锚加钢板的固定方式安全系数达到10.1。均大于钢丝绳的安全系数。

（2）大倾角下绞车窝高度大于戗柱的最大长度，地锚加戗柱的固定方式不能满足要求，经过论证采用地锚加钢板的固定方式。

（3）采用地锚加钢板的固定方式稳固的绞车，在安装期间提升支架等大件时绞车未发生滑移、摆动等现象，实现了安全顺利安装。

（4）该技术已经在陈四楼煤矿二采区及十一采区的2211、2213、2208、21111、21110、21109等工作面的安装或拆除中广泛应用，为大倾角综采工作面绞车固定提供了一个新方法。

参考文献：

[1]门河，冯守军，刘国强.对矿井井下用的双速绞车固定地锚力学分析[J].煤炭技术，2008（10）.

[2]岳军文.双滚筒绞车在车集矿掘进巷道中的应用[J].中州煤炭，2007（5）.

[3]夏永强，李国云.等.鹤煤八矿南翼31轨道绞车房工程施工技术[J].中州煤炭，2010（10）.