高產高效綜采工作面快速回撤技術的研究與應用

摘 要：隨著我國煤礦開采技術的高速發展和采掘機械化程度的迅速提高，一批新型的擁有百萬噸綜采工作面的現代化煤礦相繼出現，一些大型煤礦開始推出千萬噸綜采面。回采推進速度的提高，要求綜采工作面接續時間越來越短，如何在支架撤除期間有效地控制頂板，達到安全、快速地撤除支架更是煤礦技術人員一直探討的話題。

關鍵詞：高產高效；快速回撤；柔性纖維網

隨著我國煤礦開采技術的高速發展和采掘機械化程度的迅速提高，一批新型的擁有百萬噸綜采工作面的現代化煤礦相繼出現，一些大型煤礦開始推出千萬噸綜采面，礦井總產和工作面單產都已接近或超過世界發達國家的先進水平。回采推進速度的提高，要求綜采工作面接續時間越來越短，由以前的大約一年左右搬家1次縮短到一年2次或3次以上，煤礦對搬家所耽誤的非出煤生產時間越來越關注。

事實上，由于搬家時間過長給煤礦造成的非生產性損失也非常大。并且綜采工作面的撤除工作一直存在著不安全因素，支架撤除期間的頂板管理工作更是重中之重。如何在支架撤除期間有效地控制頂板，達到安全、快速地撤除支架更是煤礦技術人員一直探討的話題。因此，縮短綜采工作面設備搬家時間、提高采區接續率和保障工作面安全回撤是現代化礦井必須面對的問題之一。現將山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦18105大采高工作面快速回撤經驗闡述如下。

一、概述

18105工作面位于11采區左翼的上部，工作面推進至距回撤通道12m時進行鋪網作業，施工回撤通道后拆除及回收綜采工作面的設備。本次拆除的設備有：MGTY500/1200-3.3D采煤機（1臺）、SZZ-900/315轉載機（1部）、PCM160破碎機（1臺）、SGZ-900/1050刮板輸送機（1部）、ZY7600/23/47液壓支架42臺、設備列車等。

二、回撤通道施工方法

工作面采至停采線（材料順槽24#點，皮帶順槽13#點往外6.5m）12m時開始鋪網，共鋪網15刀。鋪網采用纖維網片，第1刀至第9刀鋪網后，每兩個架插一塊破板（L=3500 mm），破板平行工作面對接布置。破板與纖維網片捆綁牢固，其中第6刀、第8刀、第9刀鋪網后各鋪一道鋼絲繩（Φ=21.5 mm），用雙股8#鐵絲每隔1750 mm將鋼絲繩與頂網連為一體。第9刀鋪網后，在支架架間支護一排錨索（Φ17.8×5500 mm鋼絞線），錨索間距1750 mm。第10刀至15刀鋪網后用錨桿、錨索支護頂板，間距875 mm，排距800 mm。回撤通道的幫部支護，距頂板300 mm，間距875 mm，排距1000 mm支護煤幫。

第10刀割煤支護完后，支架停止移架。推溜后采煤機割第11刀。施工完第12刀后（頂板破碎時及時補打頂錨桿支護）進行鋪網插梁，鋪網時采用戧柱（Φ≥150 mm×4000 mm）一端打在溜槽上，一端頂住柔性網每三個架將柔性網鋪展后及時支護錨索，支護完后進行插梁即每架插梁兩根（Φ≥200 mm×4000 mm），梁一端插入支架2400 mm，另一端外露1600 mm貼煤幫支護第11刀、第12刀割煤后的頂板。插梁完畢后，開始施工第13刀、第14刀。施工最后兩刀時采用一次成巷的方法。即每7～8個架頂梁距煤幫3400 mm后，停止采煤機進行抽梁。抽梁后梁一端插入支架600 mm，另一端貼煤幫距端頭200 mm處支設單體液壓支柱。依此類推將通道支設完畢。單體液壓支柱支設后用雙股8#鐵絲將梁頭與單體液壓支柱捆綁牢固連接在頂網上。插、抽梁時安全注意事項：（1）降架前、后嚴格執行敲幫問頂制度。（2）人員必須站在相鄰支架頂梁下方或頂板完好段進行作業。（3）插、抽梁時人員要協調快速作業，嚴禁支架長時間處于降架狀態。（4）插、抽到位后，及時將支架升緊到位。（5）作業時必須由工長統一安排指揮。見圖1。

1.回撤通道鋪網作業

該回撤通道由采煤機切割而成。所有支架頂梁距停采線3.4m時，停止前移。支架頂出溜子后，采煤機繼續割煤開始施工回撤通道。

使用纖維網片時，操作步驟。

（1）纖維網片運輸至材料順槽后，使用采煤機將纖維網拉展平放在刮板輸送機內。

（2）根據現場頂板情況，若頂板不好時，在進行鋪網工作時順著支架前梁間距3.5 m平行于工作面煤壁打一排頂錨桿。頂板完好時不需要支護頂錨桿，在纖維網一端捆綁破板后進行鋪網作業。

（3）起吊纖維網片。先把支架防片幫板打到垂直位置，然后降架，將纖維網與片幫板邊孔連接在一起，每隔兩個架進行一次連接，連接好后，升架，將纖維網吊掛平展。

（4）使用手動絞盤將纖維網拉回至頂梁下面，以防采煤機割破。手動絞盤端固定在支架立柱上，滑輪吊掛在支架頂梁吊環上。每兩個架安設一部手動絞盤。

（5）采煤機正常割煤，采煤機割煤后，松開手動絞盤將纖維網放下然后跟機拉架。間隔插花移架，護幫板挑頂依次循環。

（6）需鋪設鋼絲繩時，鋪鋼絲繩與掛網同時進行，每隔1.75 m用8#鐵絲將鋼絲繩固定在網片上。拉架時必須將支架降到位，防止拉架時支架前梁掛破網片。

割煤鋪網流程圖：

使用圓木推溜操作步驟：

支架停止前移后，拆開工作面運輸機與支架的連接，采用短圓木（直徑必須大于200 mm的紅松圓木）配合支架框架頂溜，以此類推，割第15刀煤，支護完畢后及時掛網支護幫錨桿。

圓木配合支架頂溜時，由一人統一指揮。首先，由工長指定專人操作支架收回框架，然后在支架框架與溜槽之間放置長度適當的圓木，支架頂出框架后待壓緊短圓木后，人員撤至支架內，至少同時操作3架支架頂溜。

頂板破碎，如需支架插梁作業時，至少六人協同進行插梁作業，由一人統一指揮，并安排專人觀察頂幫等安全情況，一人操作支架，稍降下支架，三人同時操作將梁插入支架頂梁內，緩慢升起支架，待梁被壓緊固定后，在插梁另一端距梁頭200 mm處支設單體液壓支柱，并使用雙股8#鐵絲將梁頭與單體液壓支柱捆綁牢固，連接在頂網和插梁上。

回撤通道壓力增大處，根據實際情況增設單體液壓支柱，支設時單體液壓支柱戴800 mm×200 mm×80 mm柱帽。

三、回撤設備施工作業

（一）準備工作

1.將18101工作面1250KVA移變拉出安裝到18101材料順槽250#作為撤架臨時電源，將18101工作面用乳化液泵站（型號：BRW400/36）1臺、2500 L液箱1臺，拉出至材料順槽內270#處作為撤架臨時泵站，將材料順槽內1臺JH-30回柱絞車留下回撤時使用。

2.在材料順槽距回撤通道30 m處安設調度電話1部。

3.安設JSDB-19雙速多用絞車2臺，分別為回撤通道內1臺（15#架附近），材料順槽內（安全出口20 m附近）1臺。安設JSDB-19雙速多用絞車1臺，在回撤通道絞車硐室內。設JSDB-19雙速多用絞車1臺在機頭處，用于轉載機、破碎機，馬蒂爾機尾的回撤。每個絞車附近安裝照明燈，其中JSDB-19雙速多用絞車必須用繩徑為Φ32的鋼絲繩。（附圖六：回撤設備絞車布置圖）（附圖七：回撤供電系統圖）

4.將運輸路線內的雜物清理干凈，管線吊掛整齊，保證回撤運輸路線的暢通。

（二）設備的回撤

1.運輸方式

工作面內的設備采用安設JSDB-19雙速多用絞車交替牽引、配合WC8無軌膠輪車，WC40Y支架搬運車運輸出坑。

（1）采煤機、2500KVA移變、運輸機尾用支架車運輸。

（2）破碎機、馬蒂兒機尾、運輸機機頭用鏟板車運輸。

（3）其他設備拆成小件后用WC8膠輪車運輸出坑。

2.設備的回撤順序

移變列車→刮板輸送機從機尾抽大鏈→刮板輸送機機尾及變線槽→采煤機→輸送機中間槽→輸送機機頭→轉載機→破碎機→馬蒂爾機尾→液壓支架。

3.設備回撤方法

（1）設備列車的回撤

具備拆卸條件后，嚴格按照井下停送電制度，由機電隊從變電所給18101縮短綜采工作面移變停電、甩線。我隊負責拆除各列車之間的連接，用塑料布包扎好各電纜頭及開關進線口，然后依次將各列車連接板、車銷拆解，并且將車銷插在原處，連接板用10#鐵絲捆綁在設備列車上，按由外向里的順序將各設備列車用WC8型無軌膠輪車和WC40Y型支架搬運車運至地面指定地點。

（2）刮板輸送機的回撤

①回撤順序：

斷鏈、抽鏈→斷電拆除管路→機尾電機減速器→機尾→機尾過渡槽→中部槽→機頭過渡槽→機頭→機頭電機減速器。

②回撤方法：

a.工作面浮煤全部清理干凈后，在機頭處切開大鏈，大鏈由連接環處拆開，通過機尾電機低速運轉將底鏈轉出，利用絞車將大鏈拉至材料順槽并裝車出坑。

b.甩線、拆除并回收供電、供水及供液管路。

c.將機頭拆解為機頭電機減速器、機頭架與過渡槽三部分（機尾的拆解方法同機頭），人工借助套管等工具拆除中部槽的夾板和啞鈴銷等，每兩節為一組。通過絞車把拆解好的設備拉到18101材料順槽。

d.借助專用起吊錨索，使用手拉葫蘆起吊將其裝車出坑。

（3）采煤機的回撤

①拆除順序：

停采煤機到機尾→搖臂升至水平位置→拆滾筒→架設木垛→拆搖臂→電控箱→采煤機機身

②拆解辦法：

將采煤機停在機尾處，且補打專用起吊錨索6根，在機頭鏈輪和齒條的嚙合處插錐銷一根，斷電、甩線、拆除各部電纜、水管。

具體方法：

a.先將兩搖臂升至水平位置，拆下機頭、機尾滾筒。

b.用兩個10t手拉葫蘆分別掛在專用起吊錨索上，吊起機尾搖臂，并在其下搭好兩個木垛，待調高油缸撤力后，人工用銅棒、大錘拆除搖臂銷子，將搖臂緩慢放下落地；機頭搖臂拆解方法同機尾。

c.將搖臂拆下后，拆除采煤機液管（包好）及其余部件，在采煤機機身下支設高度適當的木垛，拆解采煤機機身。采煤機共拆解為機頭滾筒、機尾滾筒、機頭搖臂、機尾搖臂、前底托架、后底托架、電控箱等。

用機尾絞車將采煤機各部拉到機尾，再用材料巷絞車將其拉至材料巷裝車出坑。

（4）轉載機、破碎機的回撤

①拆除順序

斷鏈、抽鏈→斷電拆除管路→電機減速器→轉載機頭→橋身段→鉸接槽→破碎機→旋轉槽→鵝頸槽

②拆除方法

a.將刮板鏈在機頭處切開，在機頭1#支架（機頭側立柱處綁扎原木）處掛導向輪，用絞車（20#架）將大鏈全部從機尾處緩慢拉出裝車，拆除供電及供水、供液管路。

b.在電機減速器下搭好支撐木垛，用兩臺5 t手拉葫蘆吊起電機減速器，拆除電機減速器與機頭架的聯接螺絲，用兩個手拉葫蘆配合將電機減速器拆下，人員應躲開電機減速器下方。在轉載機橋身下打好木垛，并用單體支柱戧住轉載機頭，使轉載機定位銷從馬蒂爾定位孔拔出，然后抽出拆除馬蒂爾，待單體緩慢卸載平穩落地后。按順序拆除機頭架與橋身槽之間的聯接螺絲和銷子。中間槽子逐節拆除，破碎機分體運出。

c.利用工作面絞車將其拉至材料順槽裝車出坑。

（5）液壓支架的回撤

在回撤支架之前，先將支架的礦壓觀測系統、工作面照明系統及噴霧系統全部拆除，回撤通道內的雜物清理干凈。

支架的拆除方法：

在待拆支架正前方、緊貼煤壁處支設專用撤架底座，以專用撤架底座為支撐點，使用Φ22錨鏈將專用撤架底座與支架推移千斤相連接，降架后利用支架的推移千斤拉出支架，利用2#絞車將支架調向。支設單體液壓支柱時，應向待拆支架方向傾斜8°，以起到壓戧作用。錨鏈連接時必須使用專用的連接環。

（1）首先前移1#支架1.5 m，然后用2#絞車抽出機頭2#支架，調向后使用3#絞車拉出。

（2）在2#支架的空位處，支設三根單體液壓支柱，單體支柱要支設到支架頂上的橫梁下。單體液壓支柱要有力，其初撐力不小于90 KN，支柱要支在實底上。

（3）使用絞車將機頭1#支架調向后，平行于回撤通道作為掩護架。

（4）利用專用撤架底座配合支架的推移千斤前移3#支架，調向后拆出3#支架。

（5）前移掩護架，挑住4#支架頂梁圓木，拆出4#支架。

（6）依上述方法，以此類推，由機頭向機尾方向逐架拆除。

（7）在機尾剩余2個支架時，將掩護架前移拆出。

（8）41#、42#架相互掩護，先拆出41#架，最后拆除42#架。

頂板的支護方法：在待拆支架立柱側，距待拆架200 mm，支設三根單體液壓支柱，單體液壓支柱的間距為800 mm。在支架調向拉出后，及時回收并支設在下一待拆支架旁。液壓支架調向后，在絞車牽引下沿回撤通道向前移動。在前移過程中，如果支架鉆底，清理浮渣后，接通支架的高、低壓乳化液管路，采用支架抬底千斤抬起支架底座，使用推移千斤進行自移通過。支架在移到材料巷后必須使用推移千斤進行自移，到達裝車點后由WC40Y型支架搬運車運輸出坑。

（附圖八：支架回撤示意圖）

（6）單體液壓支柱的回撤

回撤通道內回收單體液壓支柱時，人員站在掩護支架內，使用Φ18錨鏈將鋼絲繩與單體液壓支柱頂部連接，對單體液壓支柱放液后，人員撤離掩護架到待拆支架后，起動絞車將單體液壓支柱拖出。

（三）設備的裝載

裝車具體工作由安運隊負責。

1.WC8型無軌膠輪車的裝載

在裝車地點打好起吊專用的錨索，利用手拉葫蘆將要裝車的設備吊起，將車倒在設備的下方，松開手拉葫蘆，將設備平穩地置于車輛的載物中心，并用Φ22錨鏈或鋼絲繩捆綁牢固。

2.WC4OY型支架搬運車的裝載

裝車：支架車倒車將支架置于框架中心，支架頂梁朝前，縮回起吊油缸，將吊索卡具卡入支架底座起吊眼內，伸出起吊油缸使支架吊離地面200 mm即可裝車。

四、結論

1.快速回撤的優點

（1）減少掛網人員，安全更加可靠；（2）提高掛網施工效率，減少勞動量；（3）一次掛網，中間幾乎不再聯網，工序簡單。

2.效益及安全方面

（1）工作面提前結束，降低了煤炭自燃發火風險；（2）使用柔性網的過程中不需要聯網，工人不用在煤壁前進行頻繁聯網作業，防止了煤壁片幫傷人事故；（3）因工作面煤層易出現煤爆現象，使用柔性網大大減少了工人進入煤壁側作業的時間，提高了安全保障措施。

參考文獻：

[1]張榮立.采礦工程設計手冊.2版.煤炭工業出版社，2010-01.

[2]杜計平.采礦學.中國礦業大學出版社，2009-02.

作者簡介：劉少杰，男，太原理工大學研究生院，機電工程師。

編輯 楊兆東