綜采工作面支架回撤技術優化

朱慕謙

（太原理工大學礦業工程學院，山西 太原 030024）

綜采工作面設備回撤是工作面收尾階段的一道重要工序，直接影響到礦井的生產效率和工作面的接替，如何安全、經濟、快速地回撤工作面設備是回撤技術研究的重點[1-3]。較傳統的綜采工作面，大采高工作面回采設備具有體積大、重量大的特點，很大程度上增加了工作面回撤的難度[4-5]。因此綜采工作面采用快速、安全、高效的支架回撤技術對礦井的安全生產十分的重要。山西晉城煤業集團公司寺河礦二號井151308綜采工作面在撤架施工時進行了“四掩護架”支架回撤技術工業性試驗，達到了提高綜采工作面撤架的工作效率、保障現場施工人員作業安全的目的。

1 工程概況

151308 綜采工作面撤架通道斷面寬×高=6.5m×2.5m，長為 180m，坡度 1°～6°，機頭低，機尾高。撤架通道直接頂為10m厚石灰巖，巖性致密、堅硬；直接底為泥巖，遇水易軟化、膨脹。工作面共布置有121個支架，其中119架ZZ8000/17/32型液壓支架支護工作面頂板，2架ZT16000/16/30型液壓支架支護端頭頂板，支架重20t，降至最低時長×寬×高＝5390mm×1500mm×1700mm。支架頂蓋重5160kg，支架4根立柱重2580kg，支架底座重1224kg。工作面撤架通道布置示意圖如圖1所示。

圖1 151308綜采工作面撤架通道布置示意圖

2 傳統撤架技術特點

傳統的撤架工藝，通常采用兩個掩護架緊貼并行，對撤架通道頂板進行支護。一個液壓支架撤出后，需在其原支護位置采用板梁進行支護；掩護架前移后，需在掩護架后架設木垛進行支護。經多個工作面撤架實踐表明，此技術工藝撤架效率低，工人勞動強度大，特別是在三角區內頂板壓力大，布置板梁數量多，人員在三角區操作時安全系數低。傳統撤架工藝如圖2所示。

圖2 傳統撤架工藝

3 改進后撤架技術工藝

撤架前，在151216巷內采用1500mm×1500mm的板梁支設木垛，木垛間距不大于1m；在機尾三角區位置架設一個1500mm×1500mm的木垛，151216巷內木垛底部進行鋪網，同時對木垛靠煤幫的兩側掛網進行遮擋；撤架通道內架設3m板梁，靠近煤幫側為單體柱，另一側由液壓支架前梁支起。

3.1 “四掩護架”施工工藝

撤走118#架并在其原位置布置一個“一梁四柱”抬棚，靠近采空區側支設兩排單體柱架棚；將119#架完全撤出，靠近煤幫擺正作為1號掩護架，同時升起支架確保接頂嚴實，在原119#架區域架設木垛及時支護原支架后半部分空間。

將117#架完全撤出，在其靠采空區側支設單體柱架棚，調整117#架位置，使其與1號掩護架平行，作為2號掩護架，同時升起支架確保接頂嚴實。1號掩護架前移，使其前梁支起116#架正前的兩根板梁，并在1號掩護架后側支設一個木垛，隨后回掉原機尾靠煤壁支設的單體柱。

將116#架完全撤出并運走，在原116#架區域靠采空區側支設兩排單體柱架棚。分別向前拉1、2號掩護架1.5m，使1號掩護架前梁支起115#支架上支設的板梁，待115#架完全撤出并擺正后回掉原118#支架區域靠采空區側支設的兩排單體柱架棚。115#支架后退至與2號掩護架基本對齊，且向采空區側平移，其與2號掩護架中間間距不小于1.5m，作為4號掩護架，同時升起支架確保接頂嚴實。

前移1、2號掩護架1.5m，使1號掩護架前梁支起114#支架上支設的板梁。將114#完全撤出，將4號掩護架前移1.5m,同時升起支架確保接頂嚴實，使4號掩護架前梁及時支護原114#支架后半部分空頂區域。移114#支架插入4號掩護架與2號掩護架中間作為3號掩護架。隨后前移2號掩護架1.5m，此時1號、2號、3號、4號掩護架并齊，4個掩護架形成。同時在4號掩護架靠采空區側掛網，防止采空區碎煤、矸石進入支架前后立柱間傷人?！八难谧o架”支護技術如圖3所示。

圖3 “四掩護架”支護技術示意圖

3.2 普通架回撤工藝

1號掩護架前移1.5m，并支起所撤支架上支設的板梁；降下被撤支架前后梁，前移、抽出、運走；分別前移4、2、3號掩護架1.5m；使掩護架交替前移掩護支架到撤架狀態，準備撤下一架，其余支架依次類推。

3.3 機頭支架回撤工藝

（1）撤3號掩護架，由4個掩護架變3個掩護架。

撤至機頭2#架時，撤出3號掩護架并運走；同時將4號掩護架拉斜，在原4號掩護架前梁支護空間打木垛支護。

（2）撤機頭2#、1#架。

撤出2#架運走，在其原支護區域打木垛、單體柱；分別前移1號、2號、4號掩護架一個步距，使原4號掩護架與2號掩護架平行。同時使1號掩護架支起1#支架上支設的板梁。撤出1#架運走，在其原支護區域支設木垛。

（3）撤剩余3個掩護架。

分別前移2號、4號掩護架一個步距，使3個掩護架對齊。將4號掩護架撤出并運走，并回收原1#、2#架位置木垛前方的單體柱；將2號掩護架撤出并運走，在原2號掩護架位置支設木垛；1號掩護架撤出并運走。

1#、2#端頭架邁步撤出。

4 “四掩護架”技術創新點

（1）由原來的兩個掩護并行變為四個掩護架緊貼并行，增大了掩護架的支護面積，有效控制了三角區頂板的壓力，減少了頂、幫掉碴、片幫傷人等事故的發生，很大程度上保障了現場施工人員的安全。

（2）采用“四掩護架”、少量木垛、少量液壓單體支柱相結合的方式，工藝簡捷、安全可靠，極大地降低了支設液壓單體支柱、木垛的工作量，提高了工作效率。

（3）撤架通道內的液壓單體支柱及板梁可以全部回收再利用，降低了生產成本，取得了較好的經濟效益和社會效益。

5 結論

“四掩護架”支架回撤工藝技術在寺河二號井151308綜采工作面取得了良好的試驗效果，改變了原有的撤架工藝方式。新型液壓支架回撤工藝技術提高了綜采工作面撤架的工作效率，保障了現場施工人員的安全，取得了較好的經濟效益和社會效益，為今后在類似條件下的撤架作業提供了一定的借鑒作用。