現有錨索退錨裝置的缺點及解決方法的設想

劉 勇，馬 冰，段書武

（1.天地科技股份有限公司開采設計事業部，北京100013；2.煤炭科學研究總院開采設計分院，北京100013）

現有錨索退錨裝置的缺點及解決方法的設想

劉 勇*1,2，馬 冰1,2，段書武1,2

（1.天地科技股份有限公司開采設計事業部，北京100013；2.煤炭科學研究總院開采設計分院，北京100013）

實踐證明，綜采工作面回采巷道在回采動壓影響下，錨網索組合支護具有良好的支護效果。但是，由于錨網索組合支護作用，回采巷道頂板不能隨采面推進而及時冒落，對煤礦生產和安全造成了一系列新的問題，通常會采用放炮強制放頂、水力壓裂放頂、錨索退錨等支護解除的方式處理未及時冒落的頂板。從現行錨索退錨裝置的缺點入手，尋求改進退錨裝置的方法，使其能更好的廣泛應用。

退錨；解除；懸頂

1 概述

目前，全國大部分煤礦的綜采工作面回采巷道的支護均采用了錨網索聯合支護方式，巷道支護效果比較好，在回采動壓影響下，也無須維護。實踐證明，錨網索聯合支護具有良好的支護效果，對保持回采巷道斷面、簡化采煤工作面端頭工序、提高采面單產極為有利。但是，由于錨網索組合支護作用，回采巷道頂板不能隨采面推進而及時冒落，這對煤礦生產和安全造成了一系列的問題：

（1）造成初放頂板難以及時冒落，初次垮落步距加大，對初放期間頂板管理帶來困難。工作面回采初期，頂煤比較完整，放煤困難，為提高初次放煤回收率及盡快達到放煤標準，應該在工作面開采前采取退錨措施，加快頂煤的破碎。兩巷錨網索支護不解除，給工作面端頭頂板帶來困難。

（2）造成工作面上下端頭后方較大范圍的懸頂，常形成深達幾十米甚至上百米的采空區，形成通風死角，懸頂三角區瓦斯聚積，成為“瓦斯積聚庫”，常常造成瓦斯超限，嚴重影響通風安全，給采面帶來重大安全隱患。

（3）巷道頂板不垮落，增加了懸頂長度，對端頭頂板管理造成困難，在下一個區段巷道布置時，區段煤柱壓力增大，對煤柱穩定性造成了一定的影響，也使下一區段巷道維護困難。

針對以上問題，目前通行的辦法有水力壓裂弱化巷道頂板、放炮強制放頂、提前對錨網索進行解除的方式來處理未及時冒落的頂板。但是，放炮強制放頂安全風險高且火工品領用受限嚴重；而水力壓力放頂的技術要求高、裂隙的走向和開度的判斷標準不明確且成本較高，所以煤礦通常使用的是提前對錨索應力解除的方法來處理未冒落的頂板。但是由于現有錨索退錨裝置的不可靠性，往往退錨的速度和效率很不高，本文針對錨索提前解除所使用的機具和工藝入手，提出錨索退錨機具的缺點及解決方法。

2 用錨索退錨機的組成及工作原理

2.1 錨索工作原理

錨索鎖具分為錨具外套和內部工作錨具，內部工作錨具內有螺紋，可以增加與錨索鋼絞線的摩擦系數。由于鎖具和錨索鋼絞線之間有自鎖作用，在工作狀態下，頂板壓力作用于托盤，托盤將壓力經索具傳遞至錨索鋼絞線，起到支護頂板的作用。隨著巷道頂板下沉，錨索的受力越來越大。工作原理如圖1所示。

2.2 錨索退錨機的組成

礦用錨索退錨機具是由手動液壓泵和退錨千斤頂及高壓膠管組成。手動液壓泵和退錨千斤頂是用高壓膠管通過快速接頭連接。礦用錨索退錨機具實物如圖2所示。

2.3 退錨器工作原理

退錨器主要是通過退錨千斤和手壓泵配合來完成工作的，基本原理是當退錨器的內置退錨卡緊器鎖緊錨索鋼絞線后，給退錨千斤加壓，隨著壓力的不斷加大，退錨千斤頂壓器頂起被退錨索的錨具外套和頂板，使錨索內部工作錨具和錨具外套分離，實現退錨。退錨裝置機構圖如圖3所示。

圖1 錨索工作原理圖

圖2 礦用錨索退錨機

圖3 退錨裝置機構圖

3 礦用錨索退錨機的缺點

目前，礦用錨索退錨機雖然被廣泛使用，但在各煤礦生產應用中，使用起來仍有一些不便之處。對各煤礦進行了大量的實地調研，了解了錨索退錨機具在井下實際環境中的使用情況，并通過和一些現場技術人員和工作人員交流，現行使用的退錨機在實際工作過程中仍存在一些缺點和不足。

3.1 可靠性不高

退錨時，在加壓過程中，錨具的錨環和錨塞的分離時判斷是否繼續加壓的標準，如果發生分離則停止加壓，如果未發生分離則手動泵繼續加壓。然而通常工作人員判斷錨塞和錨環是否分離以及是否繼續加壓完成完全是依靠個人的工作經驗來判斷，這樣難免會導致加壓的精確度不高，而加壓過大或過小都會給退錨工作帶來一定的困難和危險。如果加壓過小，很難把錨塞從錨環中取出；如果稍有不慎加壓過大，對錨索鋼絞線的拉力超過了錨索的設計承載力，則有可能把錨索拉壞。

3.2 勞動強度大、勞動力需求高

由于錨索均分布在巷道的頂板，而在退錨時需將退錨千斤頂拿到巷道頂部與鋼絞線相連，可是由于高度的原因，在退錨過程中工作人員必須隨身攜帶梯子，攀爬著來進行退錨工作，這樣務必給工作人員帶來了額外的較大的工作強度。而由于巷道的實際環境原因，在使用梯子時還需要另外一個工作人員來進行扶持，這樣整個退錨過程至少需要3個工作人員來完成。占用了勞動力，增加的煤礦企業的生產成本，降低了效益。

3.3 具有一定的危險性

在退錨加壓過程中，需要人工取下錨塞，具有一定的危險性，另外在整個退錨加壓過程中，工作人員需要反復攀爬梯子來判斷是否繼續加壓，且退錨之后還需取下錨具，這樣反復的攀爬梯子也會給工作人員的人身安全帶來威脅。

4 錨具和退錨機構的改進

4.1 錨具的改進

通過改變錨塞的外形和尺寸，使其更好的配合退錨機具的使用，如圖4所示。

圖4 錨塞外形和尺寸前后變化圖

4.2 退錨機構的改進

退錨機構的改進如圖5所示。從圖5中的相對位置看，在向油缸大腔注油時首先活塞右移至棕色活塞桿頂到錨杯做支撐點，繼續注油缸體會拉動滑塊左移并拉動錨塞，當錨塞與錨杯分離后也就使錨具整體脫離了鎖緊的工作狀態。回程時油缸小腔注油直至活塞移至最左端，此時滑塊可以徑向張開。

圖5 改進后退錨機構與改進后錨塞配套圖

4.3 改進后的優點

4.3.1 提高了退錨的可靠性，提高了退錨效率

退錨時，在加壓過程中，能準確判斷錨具的錨杯和錨塞的分離，避免了由工作人員通過經驗判斷錨塞和錨環是否分離的可能。避免了由于過度加壓，導致對錨索鋼絞線的拉力超過了錨索的設計承載力，破壞錨索的可能。提高了退錨的可靠性和退錨效率。

4.3.2 降低了退錨的危險性

在退錨加壓過程中，無需人工取下錨塞，降低了退錨的危險性。另外在整個退錨加壓過程中，工作人員也無需反復攀爬梯子來判斷是否繼續加壓，降低了給工作人員的人身安全帶來的威脅。

5 應用前景

通過以上的改進，我們相信可以開發出快速高效的錨索退錨裝置，可實現錨索的快速退錨，錨索的退錨效率能提高20%，錨索的退錨率能達80%以上，而且在退錨過程中減少了人為的影響因素，應用前景十分廣闊。

[1]董健濤.回采巷道錨網索支護解除的力學機理與應用研究[D].中國礦業大學,2009.

[2]韓朝軍,梁建民,王建立,等.煤頂巷道樹脂卷錨固高強錨索退錨工藝試驗研究[J].煤礦開采,1999(2):34-35.

[3]劉文崗,牛鐵奇.高強組合錨桿錨索補強支護技術在綜放工作面切眼支護控制中的應用[J].中國礦業,2005,14(8):62-65.

[4]王建立.煤巷小錨索施工工藝優化及退錨技術研究[J].河北煤炭,2008(1):26-27.

[5]齊明勝,李化敏,孫玉寧.回采巷道錨索拆除前后狀態分析及鎖具拆除技術[J].煤炭工程,2003(6):45-47.

[6]尹中會,顧玉明，等.錨索退錨機楔形卡緊器結構強度分析[J].煤礦機械,2012(12):84-86.

[7]楊睿,張軍周,王繼寧，等.MS15-200/63礦用退錨機具改造[J].中州煤炭,2011(2):78-79.

[8]張慶云,王延明,陳永正，等.TMQ15-300/60型退錨器的設計[J].煤礦機械,2006(12):11.

[9]王利京，李五強，郭靈喜.簡易退錨裝置的研制與使用[J].煤, 2007(11):27-28.

TD353

A

1004-5716(2015)11-0138-03

2015-06-15

2015-06-15

開采設計事業部科技創新基金資金資助項目（KCSJ-QNCX-2014-03）。

劉勇（1981-），男（漢族），江蘇南通人，副研究員，現從事巷道支護技術及巷道化學加固技術研究工作。