綜采工作面多掩護式專用支架回撤工藝

摘 要：介紹了神華神東公司大柳塔礦52306-2面7m大采高縮面回撤采用五掩護順序回撤支架工藝及柳塔礦12114工作面5.5m大采高采用四掩護順序回撤支架工藝，實踐證明，在合理的采高范圍內，使用此方法進行回撤支架在安全管理、施工工藝及降本增效上具有顯著優勢，為大采高綜采工作面回撤工作積累了寶貴經驗。

關鍵詞：綜采工作面；液壓支架；回撤工藝；節約材料；關鍵技術

引言

在5.5m、6.3m、7m采高工作面液壓支架回撤時，由于通道高度、寬度以及三角區空頂面積較大，液壓支架回撤存在較大的安全隱患。目前5.5m、6.3m支架回撤采用比較普遍的工藝為三掩護支架回撤工藝。目前此工藝已不能滿足5m及以上采高工作面液壓支架的安全、有效、快速回撤。本著解決液壓支架回撤過程中的安全隱患，減少支護材料用量，減輕工人勞動強度，降低了生產成本，提高了生產效率的原則，通過在大柳塔礦52306-2面7m大采高縮面回撤采用五掩護順序回撤支架工藝，柳塔礦12114工作面5.5m大采高采用四掩護順序回撤支架工藝。采用此工藝進行支架回撤，有效地減少支護材料用量，減輕工人勞動強度，降低了生產成本，提高了生產效率。以下從5.5m采高采用四掩護順序回撤支架工藝、7m大采高五掩護順序回撤支架工藝、支護方法、材料節約等方面介紹大采高液壓支架回撤。

1 工作面概況：

1.1 大柳塔礦52306-2面7m大采高縮面

1.1.1 工作面位置及支架

大柳塔煤煤礦52306-2綜采工作面北側為52305工作面采空區，西側靠近52煤輔運大巷，東側靠近井田邊界；工作面對應上覆為大柳塔井22煤22304、22305綜采采空區及月牙渠煤礦，工作面長280.5m（凈煤壁），此次縮面長92.5m，回撤ZY18000/32/70雙柱掩護式液壓支架47臺。

1.1.2 工作面面煤層頂底板情況

1.1.3 工作面水文地質情況

1.2柳塔礦12114工作面

1.2.1工作面位置及支架

柳塔煤煤礦12114綜采工作面位于井田西盤區12煤層，其東北方為12201工作面（已回采），東南側為12102工作面（已回采），西北側為12113工作面，主回撤方向為12101工作面（已回采），長278.4m（凈煤壁），布置ZY8638/2.55/5.5雙柱掩護式液壓支架164臺。

1.2.2 工作面面煤層頂底板情況

1.2.3 工作面水文地質情況

1、該區域分布A、B兩個含水層。A為第四系松散層底部砂礫石層潛水含水層，由于大氣降少，故補給條件較差。B為12煤以上基巖中中細砂潛水承壓含水層，富水性較差，該層位頂部泥巖隔水層局部發育，故A、B含水層存在一定的水力聯系；

2、工作面回采區域無地表水體和封閉不良鉆孔，上覆松散層厚度15-45m，平均30.0m，基巖厚度85-125m，平均105m。回采后工作面導水裂隙帶高度45m。

最大涌水量（m3/h） 50 正常涌水量（m3/h） 30

2 大采高順序回撤支架工藝及新支護方法：

2.1 大采高回撤支架工藝基礎---“回撤通道”工藝簡述

在綜采工作面回采停采線處，提前掘進出兩條平行于綜采工作面的輔助巷道，然后在兩條輔巷之間，掘出5條聯巷，就構成了“回撤通道”系統。靠綜采工作面停采線的第一條巷道，是作為回采工作面液壓支架回撤時的調向通道，又稱“主回撤通道”，工作面要與此巷道貫通；外側一條巷道是作為作面液壓支架撤出時的輔助運輸通道，又稱“輔回撤通道”。主副回撤兩通道間的距離一般為10-25m（根據綜采工作面采高決定），各聯巷中心距為50m；1-5聯巷則成為工作面采取多頭作業、分段回撤的安全出口。然后工作面和主回撤通道平行貫通，貫通后主回撤通道就作為回撤支架的空間。主回撤通道的作用是當工作面采到停采線時，不需要在支架前刻意的切割支架回撤時的調向空間。

2.2掩護支架特點：

專用掩護支架主要特點：①支架設計充分考慮了本支架與被回撤綜采支架之間的相對空間關系，使回撤支架工作更加順暢和安全；②雙前連桿、整體后連桿的四連桿機構使支架具有較強抗偏載和水平載荷的能力；③整體較長頂梁設計，增加了對頂板的支護能力和范圍，提供了較大的安全作業空間；④平衡千斤頂可調節頂梁角度，改善了支護的接頂效果；⑤剛性分體底座改善了接地支撐情況，配置起底油缸，利用摩擦系數差支架可以實現自移；⑥液壓管路系統采用DN接口，能與神東礦區進口配件通用，方便配件組織，降低配件費用；⑦控制系統為具有遙控功能的電液控制系統，可以采用本架手動/本架電液控制/無線遙控等三種控制方式，先進，高效，安全；⑧電液控制系統采用蓄電池供電，適應搬家工作面工作條件；⑨在支架底座前端專門設計了用于絞車拉架的專用型、安全系數較高的特制高強度滑輪組，滑輪上設計了防止鋼絲繩滑出結構，提高了拉架安全性；根據支架回撤工藝要求布置滑輪組，提高了回撤支架的效率；⑩ 回撤掩護支架的技術革新，減少了員工勞動強度，避免反復搬運滑輪；消除了斷繩、飛滑、飛鏈等重大安全隱患。

2.3 大柳塔礦7m大采高五掩護順序回撤支架工藝及支護方法

首先將縮面機尾拆解，將主回撤通道內40T回撤絞車及機尾側5臺專用掩護支架穩放到位后，開始正常回撤。各專用掩護支架型號及穩放位置：①主掩護：ZY18000/25.5/50D，支架寬：2050mm，頂梁長：5000mm；主掩護支架至煤壁200mm，掩護支架頂梁前端垂直于待回撤支架第二架（67#支架）；②副掩護：ZY18000/25.5/50D，支架寬：2050mm，頂梁長：5320mm；副掩護支架至主掩護支架800～1000mm，掩護支架頂梁前端垂直待回撤支架第一架（68#支架）；③三掩護：ZY9000/21/43，頂梁長：3070mm；三掩護支架距副掩護支架600～800mm，掩護支架頂梁前端與待回撤支架頂梁對齊（68#支架）；④四掩護：ZY9000/21/43，頂梁長：3070mm；四掩護緊靠三掩護，掩護支架頂梁與三掩護平齊（68#支架）；⑤五掩護：ZY9000/21/43，頂梁長：3070mm；五掩護支架緊靠四掩護支架，掩護支架頂梁與三掩護、四掩護平齊。根據現場實際觀測，頂板相對完整，下沉量相對穩定，下沉速度為1.67～5.00 mm/h。因此選擇大采高順序回撤方法，以降低回撤期間的支護材料消耗。（圖2）

（1）將絞車鋼絲繩與通道內的支撐式支架大腳孔連接，使用絞車牽引將降下后的支撐式支架撤出主回撤通道，利用以上步驟回撤一定數量的支撐式支架（一般情況為2臺），保證頂板適當的空頂面積和液壓支架的調向空間。

（2）在邊架和主掩護液壓支架上掛設滑輪，使用40T起重小鏈將絞車鋼絲繩與主掩護支架大腳孔連接，收緊絞車鋼絲繩后，降下邊架，通過液壓支架的自爬和絞車的牽引配合，將邊架拉出原有位置，并在其原有位置鋼絲繩下方平行于專用掩護支架支設兩根原木，并支設連鎖木垛，調整液壓支架姿勢后，再利用框架式支架搬運車將支架搬運至指定地點。

（3）使用支架自爬和絞車牽引配合的方法，按五掩護、四掩護、三掩護的順序步驟使五掩護、四掩護、三掩護頂梁前端緊靠下一臺待撤支架的頂梁。然后根據步驟（2），回撤下一臺待撤支架，待第二臺待撤支架回撤完畢后，按五掩護、四掩護、三掩護、副掩護、主掩護的順序將以上5臺掩護支架分步拉到位，每步不得大于1500mm，拉到位后的掩護支架位置為掩護支架穩放位置。

2.4 柳塔礦5.5m大采高四掩護順序回撤支架工藝及支護方法

待工作面“三機”（刮板機、轉載機和破碎機）、采煤機回撤完畢，將主回撤通道內30T回撤絞車及兩側各4臺專用掩護支架穩放到位后，開始正常回撤。各專用掩護支架型號及穩放位置：①主掩護：ZY12000/18/35D，頂梁長：5000mm；主掩護支架至煤壁200mm，掩護支架頂梁前端垂直于待回撤支架第二架（56#支架）；②副掩護：ZY12000/18/35D，頂梁長：5320mm；副掩護支架至主掩護支架800～1000mm，掩護支架頂梁前端垂直待回撤支架第一架（57#支架）；③三掩護：久益ZY9000/21/43，頂梁長：3070mm；三掩護支架距副掩護支架600～800mm，掩護支架頂梁前端與待回撤支架頂梁對齊（57#支架）；④四掩護：久益ZY9000/21/43，頂梁長：3070mm；四掩護緊靠三掩護，掩護支架頂梁與三掩護平齊。根據現場實際觀測，頂板相對完整，下沉量相對穩定，下沉速度為1.1～6.00 mm/h。因此選擇順序回撤方法，以降低回撤期間的支護材料消耗。（圖3）

（1）同2.2（1），不同之處在于支撐式支架數量一般為1臺。

（2）同2.2（2），不同之處在于每撤6臺支架不需要另外加設木垛及原木。

（3）使用支架自爬和絞車牽引配合的方法，按四掩護、三掩護的順序分步驟使四掩護和三掩護頂端緊靠下一臺待撤支架的頂梁，每步不得大于1500mm。按步驟（2）的方法回撤第二臺待撤液壓支架，待第二臺支架回撤完畢，按四掩護、三掩護、副掩護、主掩護的順序分步拉到位，每步不得大于1500mm，拉到位后的掩護支架位置為掩護支架穩放位置。

2.5 支架回撤注意事項：

1）嚴格執行敲幫問頂制度，每班開工前，班長必須對作業地點的安全情況進行全面檢查，確認安全后，方準員工進入作業地點。

2）在支架回撤過程中，必須將側護板截止閥全部關閉，此工作必須由支架操作工單獨操作。

3）在支架回撤過程中，指揮人員在副掩護支架防護架后；當拉移掩護架時，指揮人員在待撤支架防護架后指揮。

4）在支架回撤過程中，要隨時合理調整掩護支架，保證掩護架不歪斜、不擠架。

5）木支柱的支設應向采空區有一定的迎山角度。

6）發現頂網狀況差時，要提前進行連網補網，防止網包撕裂漏矸影響支架回撤。

3 材料消耗分析

3.1 7m采高支架回撤

以7m米采高綜采工作面計算

3.1.1 舊工藝使用四掩護順序回撤支架

7m大采高回撤舊工藝采用四掩護順序回撤支架，支架撤出后需支設連鎖木垛及圓木支柱，如圖4：

支設連鎖木垛每2層用道木7根，平均支護高度為4.5m，每回撤一臺7m支架需使用150*150**1500道木量：

式中 N—每個連鎖木垛道木總數，根；

H—支護總高度，m；

h—每根道木厚度，m；

n—每2層道木總數，根。

3.1.2 新工藝使用五掩護順序回撤支架

7m大采高回撤采用五掩護順序回撤支架時，三角區網包更靠近采空區，支架撤出后需支設單木垛及圓木支柱，如圖2：

支設單木垛每層用道木2根，平均支護高度為4m，每回撤一臺7m支架需使用150*150*1500道木量：

式中 N—每個木垛道木總數，根；

H—支護總高度，m；

h—每根道木厚度，m；

n—每層道木總數，根。

依上述可得采用五掩護回撤7m支架時，每回撤一臺支架，可節省51根道木，1根圓木。

3.2 3.5m、4m、5m、5.5m、6.3m采高支架回撤

以5.5米采高綜采工作面計算

3.2.1 舊工藝使用三掩護抽芯撤架

舊工藝使用三掩護抽芯撤架，抽芯架撤出后在支架位置支護單木垛和三根圓木支護，平均支護高度為3.6m；邊架撤出后每兩個循環（4臺支架）需在三角區支設單木垛及一根圓木支柱，平均支護高度為2.6m。如（圖5）：

舊工藝每回撤4臺支架（2個循環）使用道木總數：

式中 N—每個連鎖木垛道木總數，根；

H—支護總高度，m；

h—每根道木厚度，m；

n—每2層道木總數，根。

采用三掩護抽芯工藝回撤5.5m支架時，每回撤一臺支架平均消耗道木31根，圓木2根。

3.2.2 新工藝使用四掩護順序撤架

使用四掩護順序撤架，在頭尾正常回撤支架中每回撤一臺支架只需要支設兩根圓木即可，無需木垛支護。平均支護高度為2.6m。全工作面只需要在支架開口、過聯巷、回撤支架收口支設木垛。如（圖3）：

道木使用量：本次支架回撤開口調掩護處的7支架后方進行了木垛支護，以便保證頂板完整性，順利放入四掩護，該處使用了

道木。在過聯巷口時為了防止空頂面積過大

在正對聯巷的4-6架支架后方支設木垛。在

支架回撤收口處使用道木460根。本次由于在2#—3#聯巷回撤過程中頂板網包破碎，發生了漏矸，將4掩護撤出改成3掩護回撤了近20架，在此期間支設木垛使用道木約500根。此次回撤共計使用道木1650根。比使用舊工藝節約3403根，節約率為67.5%。

圓木使用量：平均每架支設2根圓木。圓木使用累計（3.2米—3.6）326根。

采用四掩護順序回撤，平均每架支設2根圓木。圓木使用量和舊工藝持平，道木使用量僅為舊工藝使用量的1/30。

4 結語

經以上分析，在7m大采高工作面回撤支架，采用五掩護順序回撤支架，其余3.5m以上采高采用四掩護順序回撤支架，可有效地減少支護材料用量，增加了支護強度，縮小三角區空頂面積，減少了人員在三角區支護時的安全隱患，降低了員工的作業強度和生產成本，提高了生產效率，達到降本增效的目的。

參考文獻

[1] 竇永山，礦山壓力與巖層控制技術 [M]，北京：煤炭工業出版社，2007.

[2] 郝玉兵，世界一流礦井搬家倒面 [M]，北京：華東科技，2014（9）.

[3] 張在明，王艷軍，王永峰，趙志清，李文君，趙磊，王燁，韓振敏，黃飛，利用四掩護支架回撤液壓支架的方法.CN 102086769 B，2012（9）