大傾角綜采工作面撤除工藝優化與應用

任 虎 汪良海

（國投新集能源股份有限公司劉莊煤礦，安徽 阜陽 236234）

0 概況

隨著劉莊煤礦大型先進綜采設備的不斷引進，煤礦的礦井產能不斷提升，綜采工作面的回采周期也不斷縮短，造成工作面綜采設備的安裝、回撤頻繁，工期緊、任務重。因綜采設備撤除時間過長，造成綜采設備使用緊張，后期再次安裝時工期延長，導致安裝成本增加，與安全、生產形勢嚴重不符。在此背景下，劉莊煤礦依靠科技進步，采用新材料、新設備、新工藝、努力提高機械化水平，積極探索工作面撤除新技術，取得較好效果，縮短了安裝、回撤周期，確保礦井產量。

劉莊煤礦121106工作面為傾斜長壁開采，工作面傾角為18°～20°，可采傾斜長780m，工作面凈寬350m。工作面北臨11-2煤層露頭防水煤柱線，南臨東三采區大巷保護煤柱線，西臨121101、121102、121103工作面采空區，東臨F30斷層保護煤柱線。121106工作面位于F32與F30斷層之間塊段，總體為單斜構造形態。

121106工作面主要撤除設備明細見表1。

表1 工作面設備

液壓支架重量分別為頂梁部分（含護幫、伸縮梁、托板及千斤頂和連接件）重量：約11.9T；掩護梁部分（含前后連桿、平衡千斤頂、側推千斤頂及連接件）重量：約8.8T；底座部分（含推桿、立柱及連接件）重量：約9.8T。轉載機最大機頭、機尾整體重量分別約14T，破碎機重量整體約20T，電機約6T。

1 影響工作面設備拆除的因素

1.1 原撤除路線的影響分析

1）軌道順槽影響因素：工作面停采后軌道順槽剩余長度285m，平均坡度20°，頂板破碎，巷道肩窩受壓變形嚴重，如在軌道順槽靠近切眼位置施工平臺作為運輸上車場，則綜采支架底與出架平臺達到3.5m落差；生產準備、后期撤除期間均存在安全隱患，具體施工時臥底工程量也較大，因此軌道順槽不具備出架條件。

2）膠帶順槽影響因素：工作面停采后膠帶順槽剩余長度35m，平均坡度19°，巷道內有轉載機、破碎機和強力皮帶機等多樣設備，如在膠帶順槽靠近切眼位置施工平臺作為運輸上車場，因巷道較短上口形成平臺困難，安裝絞車設備空間受限，膠帶順槽同樣不具備出架條件。

1.2 架前大坡度影響分析

121106工作面切眼回撤通道因需整體打運ZZ10000/22/45D型液壓支架，撤架通道設計凈高3800mm。前期準備作業結束后造成支架底座下方與撤架通道落差最大達1.5m，且停采后工作面液壓支架整體呈現“尾高頭低”的狀態，在回撤過程中，由于ZZ10000/22/45D型液壓支架的自重分量及頂板施加于液壓支架頂梁上的推力等作用，支架在降架前移時，支架在工作過程中會因失去支撐點而出現沿傾向自動下滑或傾倒現象，不利于液壓支架的正常回撤。

2 撤除路線優化方案

2.1 撤除路線的合理優化

基于121106軌道順槽上口施工平臺落差大，出支架期間易倒架及工作面坡度大等諸多不利因素，結合現場實際地質情況，決定自膠帶順槽上平臺車場開門沿煤設計并施工一條專用撤架聯巷，按20°坡度施工。撤架通道設計長度357.56m，凈寬3800mm，凈高3800mm，錨網索支護。撤架聯巷中部通過小聯巷形成甩車場與工作面撤架通道貫通構成完整出架路線。

2.2 撤除路線參數優化

考慮工作面坡度大，撤架通道采用平頂刷擴，即與支架頂成20°夾角，在刷寬3.8m后底板抬高:

H=3.8*tan20°＝1.38m，即減少撤架通道底板與支架底落差1.38m。

因支架受頂板壓力不均勻，撤架通道局部段頂板在刷高1.38m后巖性硬度影響，現場刷擴后最寬位置頂板與支架固定梁垂直高差不小于500mm，最大限度減小出架難度。

撤架通道內自支架固定梁向前1.8m位置為地軌中心線，在支架至軌道間人工施工一個斜面，方便出架，防止倒架現象出現。

其中：支架寬度1750mm，軌道外沿距離1010mm。

平板車高度450mm，為保證裝車，自軌面450mm以上段斜面距軌道外沿不得低于370mm。在此基礎上斜面坡度最小化，避免因支架底與軌道平面高差對出架的影響。

3 液壓支架撤除工藝優化及應用效果

121106綜采工作面，液壓支架等重型設備撤除時具體工藝優化如下：

1）回撤液壓支架時由專人發出支架供液信號先適當進行降架，當液壓支架通過自移爬出一定距離后立即停車，對鄰架支架給壓，使其支撐頂板有力。

2）使用架懷預先穩設的一部SDJ-32T慢絞的鋼絲繩配合回頭滑穿過待撤支架頂梁上方后，用40T錨鏈將鋼絲繩鉤頭固定在待撤支架的底座銷眼或四連桿上，生根點牢固可靠。

3）支架在調向過程中，先將架懷SDJ-32T慢絞鋼絲繩收緊拉緊液壓支架后，使用煤壁側預先穩設的一部SDJ-32T慢絞緩慢拖運支架進行調向，架懷SDJ-32T慢絞隨煤壁側32T慢絞牽引作業緩慢收緊鋼絲繩，始終確保兩部SDJ-32T絞車鋼絲繩對支架的分力大小基本一致，液壓支架在移動過程中重心適中，不歪斜。

4）液壓支架在調向及拖運過程中，若傾斜角度過大，可使用1根或2根單體的下端打在底板上（底板松軟時單體可穿鐵鞋），上端打在待撤支架頂梁的起吊眼處支撐支架。單體必須逆著支架歪斜方向打好并迎山有力，配合架懷SDJ-32T慢絞進行出架。單體供液必須采用遠距離進行供液。

5）液壓支架調向拖出后，采用兩臺SDJ-32T慢絞互相配合把液壓支架拖至裝車平臺位置處后在工作面進行裝車、打運。

通過現場合理組織施工，有效解決了支架撤除時易歪倒、傾斜及自動下滑等一系列難題，實現了液壓支架等重型設備的安全快速回撤。

4 結論

基于劉莊煤礦121106綜采工作面撤除面臨的實際困難，通過增設撤架聯巷，合理優化了設備撤除的整體路線，解決了工作面順槽不具備出支架的技術難題。同時，通過現場進一步優化撤除工藝，有效解決了支架撤除時易歪倒、傾斜及自動下滑等一系列難題，實現了液壓支架等重型設備的安全快速回撤。

［1］任瑞云，等.液壓支架裝車工藝研究[J].煤炭工程，2005（7）.

［2］徐永忻.采礦學[M].中國礦業大學出版社，2001.