綜采工作面安全快速回撤研究

任旭濤

（山東東山古城煤礦有限公司，山東 濟寧 272100）

1 鋪柔性網頂板維護

聚酯纖維柔性網掛鋼絲繩替代傳統的鐵絲網維護頂板。

綜采工作面的大型設備的回撤對工作面的頂板支護強度要求較高，以往使用的鐵絲防銹網，在液壓支架回撤過程中，由于斷面大，頂板下沉，往往造成鐵絲防銹網破損，造成回撤困難。經過反復試驗，綜采工作面頂部網由聚酯纖維柔形網代替鐵絲防銹網。聚酯纖維柔性網掛鋼絲繩維護頂板抗壓強、耐腐蝕，每平方米能夠承受600kN的壓力。聚酯纖維柔性網掛鋼絲繩維護頂板，給綜采工作面大型設備的回撤提供了基本的安全保障，是實現安全快速回撤的基本元素。

當工作面采完停止推進后，圍巖移近量會有所增加，頂板較破碎，片幫加劇，要采取措施管理好頂板。采取聚酯纖維柔性網掛鋼絲繩，加打錨桿（索）管理頂板。

（1）當工作面推進至距停采線13m時，開始沿工作面傾斜方向在煤壁處鋪設柔性網，先起吊柔性網網邊，用絞盤將網邊拉至方格網處與金屬網搭接為500mm，同時采用10#鍍鋅鐵絲雙股雙排扣菱形聯網，聯網扣間距不得大于200mm。聯網要鋪平，網間搭接處必須都扣牢，要擰緊扣，在工作面兩端頭采用相同的方法將柔性網與端頭頂網連接在一起。

（2）采用交錯法移架：隨采煤機割煤，移架時按支架編號依次先移奇數后移偶數架的順序將支架移到位。移架時先將偶數號支架前探梁打開挑起柔性網，然后移奇數號支架，待奇數號支架拉移到位后，再將相鄰偶數號支架前探梁收回并移架。移架結束后，利用手動絞盤將柔性網卷再次置于支架頂梁下方。

（3）鋼絲繩鋪設：距離停采線11.4m時，沿工作面全長在柔性網和支架頂梁之間開始鋪設鋼絲繩，繩頭分別固定在上、下端頭巷道肩或頂部錨桿上，每個繩頭固定繩卡不得少于2個，并且在使用時要一反一正交叉使用（如果鋼絲繩長度不足，需要接繩時，每次接繩固定繩卡子不得少于3個，同樣要一反一正交叉使用）。之后，隨推進以繩間距900mm繼續(xù)鋪繩，鋼絲繩共鋪設12條。鋼絲繩規(guī)格為≥Φ22mm，長140m。鋼絲繩必須拉直與網聯為一體，采用14#鍍鋅鐵絲，綁扎扣間距不得大于200mm，扣要擰緊。

（4）距支架前探板前300mm處打第一排錨桿，將柔性網同頂板一起錨固。按照與第一刀相同的方法割完第二刀、第三刀煤，打好第二、三排錨索加錨桿和第四排錨桿。頂板四排錨桿（索）打完后，繼續(xù)沿煤幫掛塑料網，搭接200mm，直至將塑料網拖到底板。在煤壁自上而下打五排錨桿，第一排Φ22×2200mm樹脂錨桿，第二排采用Φ22×2200mm的全螺紋錨桿，錨桿間距為1500mm，第三排、第四排采用Φ22×2500mm的樹脂錨桿，間距為300mm，位置對應支架前立柱，第一、二、三、四排錨桿都配2卷MSCK2570型錨固劑。第五排采用Φ22×1500mm的全螺紋錨桿配1卷MSCK2570型錨固劑，間距為1000mm。第一排錨桿距頂板0.3m，第二排錨桿距第一排錨桿排距為0.8m，第三排錨桿距第二排錨桿排距為0.8m，第四排錨桿距第三排錨桿排距為0.3m，第五排錨桿距第四排錨桿排距0.65m。

2 支護被撤液壓支架與掩護架之間的老塘區(qū)頂板

被撤液壓支架與掩護架之間的老塘區(qū)頂板支護，由交替行走式單元液壓支架支護替代單體支柱。該區(qū)支護是安全快速回撤的難點管理區(qū)域，以往多采用人工打單體支柱支護，單體支柱隨著液壓支架的回撤，回撤、支設頻繁，后退路狹窄，很不安全。使用交替行走式單元液壓支架代替單體支柱的優(yōu)勢：一是提高了老塘側的支護強度；二是有效避免了人員進入老塘區(qū)域，只需遠距離操作支架，便可實現老塘區(qū)的支護；三是提高了勞動效率。

（1）將兩個交替行走式單元支架運至工作面，使用兩個5t的手拉葫蘆將其挪移至被撤液壓支架與掩護架之間的老塘區(qū)，挪移時，影響的點柱必須采用先支后回的原則替換，直至將其挪移到老塘區(qū)內，接通閥組的管路，將其升起接頂。

（2）為維護好被撤液壓支架與掩護架之間的頂板，先將交替行走式單元支架的內架降柱離頂，用其自身的拉移缸向前行走，行走1m后，將其升柱接頂，然后，外架降柱離頂，用內架的拉移缸將其拉移向前行走，直至外架將內架抱住，外架升柱接頂，依次交替行走式維護頂板。

（3）兩個交替行走式單元支架的行走順序是由內向外，它們之間的間距為300±100mm，它與被撤支架的相對位置以不咬架不空頂為宜，一般控制在200～300mm之間的范圍。

3 大型液壓支架回撤

工作面大型液壓支架回撤，使用液壓機械臂代替?zhèn)鹘y的回柱絞車配合鐵滑車方式。采用機械臂配合高強度鏈條固定待收支架，采用液壓操作閥柄一次將支架拉直待收位置。減少了絞車使用次數，減輕了絞車負荷，將三臺掩護支架固定一體，實現自我移動。采用更為穩(wěn)定的液壓源為動力源，提高撤除液壓支架時安全系數，減少絞車使用次數，減輕絞車及鋼絲繩負荷。

（1）機械臂的安裝：在掩護架的前探上，懸掛兩個5t的手拉葫蘆，葫蘆鉤頭與機械手的橫梁連接牢固，拉動葫蘆，調整橫梁使其與兩個掩護支架的推移塊對接，安裝銷軸、擋銷及橫銷。在橫梁上組裝基座，使用12條M56的螺栓與橫梁緊固好，基座安裝完畢后，利用5t葫蘆將搖擺座吊起，使其與基座對接，安裝豎銷及閉鎖，安裝提升油缸，再次將機械手臂吊起與搖擺座對接并安裝對接銷軸，并與提升油缸用連接銷軸對接，再依次安裝旋轉油缸。安裝完畢后，將操作閥組安裝到對應位置，并與各油缸的管路連接，安裝U型卡，接通進液，使其工作額定壓力在20MPa。

（2）檢查機械臂的各部件的連接狀況，沒問題后，接通機械臂的操作閥組的進液水管，操作旋轉油缸，將外臂向待撤支架側移動，拉移鏈緊鏈，再次操作機械外臂的提升油缸，機械外臂帶動支架將支架底盤抬起，操作旋轉油缸向煤壁側旋轉，外臂帶動支架從原位置挪移到煤壁側，操作閥組使內臂油缸向外伸展，使支架旋轉調頭，使用其他設備運送出。

4 應用效果

（1）2017年該礦在綜采工作面開始實施綜采工作面安全快速回撤項目的試驗，實現了綜采工作面支架撤除的新突破，成功提高了工作面支架撤除機械化程度，改善了支架回撤勞動強度，加快了工作面推進速度，提高了工作面撤除支架安全系數，從該工作面拆除液壓支架取得成功后古城煤礦開始推廣使用，先后在其他工作面的使用都取得了良好的效果。

（2）減人提效，工作效率高。綜采工作面快速回撤工藝實行以來，工作面回撤支架人員由原來的8人縮減到6人。支架拆解硐室，支架拆卸由原來的6人縮減到4人，裝車地點由原來的6人縮減到4人。整個工作面的回撤總人數由原來的24人縮減到18人，而支架回撤由原來的1架提高到3架，工作效率增加了3倍。回撤的總工期由原來的45d縮減至30d，給工作面正常接續(xù)提供了優(yōu)質的條件。

（3）取得較好的經濟效益。一方面，回撤期間，人工費300元/天，原來回撤一個工作面一個小班需要24人，45d的工期，需支付人工費用：24×3×300×45=972000元，回撤一個工作面一個小班需要18人，30d的工期，需支付人工費用：18×3×300×30=486000元，節(jié)約人工費用：972000-486000=486000元。一年按照回撤3個工作面計算，可節(jié)約人工費用486000×3=1458000元；另一方面，一個綜采工作面正常在45d接續(xù)，現在采煤工區(qū)可提前15d進入工作面回采，每天出炭按照2000t，2000t/d×15d=30000t。每回撤、安裝一個工作面，比以往可多出3萬t煤炭，相對可提高產量3萬t。

5 結語

古城煤礦對開采裝備、煤層傾角等條件和工作面裝備撤除期間頂板控制等方面進行了綜合分析，采用鋪柔性網代替金屬網進行頂板維護，有效支護被撤液壓支架與掩護架之間老塘區(qū)的頂板，使用液壓機械臂進行大型液壓支架的回撤，確定了新工藝的實施方法和推移方式、撤除間距、出架調向距離等主要參數，形成了一套完整高效的支架撤除工藝，有效降低了勞動強度，加快了撤除速度，增加了安全系數，具有推廣價值和應用前景。