采煤工作面液壓支架整體“搬家”的實踐

趙連星 孫 聰

(山東能源棗莊礦業集團，山東 棗莊 277000)

1 工作面概況

1.1 撤除工作面

山東能源棗礦集團新安煤業公司3406工作面位于34采區南翼，開采山西組3煤層，北和東為3402工作面采空區，北西為-650回風下山保護煤柱，西為未開采區，南為3煤層風氧化帶。3406工作面面長237m，使用ZF9000-20/42型液壓支架158架。

1.2 安裝工作面

3412工作面位于34采區南翼，開采山西組3煤層。工作面走向長平均785m，傾斜長237m，材料巷最大坡度19.5°。本工作面北為34采區制冷硐室保護煤柱線，東為未開采區及礦井南翼回風巷，西為未開采區，南為F29斷層保護煤柱線及DF48斷層。

工作面切眼安裝3406工作面撤除的ZF9000-20/42型液壓支架158架。巷道布置情況如圖1所示。

2 液壓支架撤、安方式的選擇

2.1 傳統撤除、安裝

液壓支架在工作面撤架迎頭抽架及安架迎頭調架均使用回柱絞車牽拉配合單體液壓支柱施工。優點：（1）絞車安裝工序簡單；（2）絞車、單體液壓支柱為常用設備、材料；（3）職工熟悉施工工序。缺點：（1）絞車故障率相對高；（2）鋼絲繩破斷危害性大；（3）供電相對復雜；（4）拉拽鋼絲繩體力勞動大，占用人員多；（5）600mm軌道穩定性差。

圖1 巷道布置情況示意圖

2.2 專用設備撤除、安裝

使用專用液壓設備對工作面撤架迎頭抽架及安架迎頭調架進行施工。優點：（1）專用設備穩定性高、故障率低；（2）液壓設備有液壓安全閥，不存在超載現象；（3）設備動力源由液壓系統提供，管路布置簡單；（4）設備使用占用人員少，體力勞動小；（5）2100mm軌距軌道穩定性高。缺點：（1）專用設備安裝使用條件要求高；（2）設備需進行采購；（3）新設備新工藝，職工需要熟悉掌握。

3 液壓支架運輸方式的選擇

3.1 拆解運輸

液壓支架由工作面撤除到拆解硐室后進行解體，分成頂梁、掩護梁、立柱、底座等結構件，分別裝車運輸。優點：（1）體積小；（2）重量輕；（3）重心穩。缺點：（1）結構件因連接銷軸變形拆解難；（2）液壓管件接頭因銹蝕難拆解；（3）拆解后運輸量大；（4）拆解后液壓支架需再次組裝；（5）拆解、組裝起吊事故隱患多；（6）增加拆解、組裝人員配置，占用人員多，循環周期長。

3.2 整架運輸

支架由工作面撤除后不解體，整架裝車運輸。優點：（1）減少支架拆解、組裝時起吊事故隱患；（2）減少液壓管件因拆解造成損耗；（3）整架運輸量少；（4）減少了拆解、組裝人員配置，安撤周期短。缺點：（1）整架運輸重量大，整架重量約28.8t；（2）整架運輸結構件尺寸大，長×寬×高：8229×1430×2400mm，重心高；（3）切眼端頭斷面大，控頂面積達70m2；（4）絞車選型要求大，軌道質量要求高。

通過對以上兩種運輸方式的分析比較，只要加強對提升運輸過程的安全管控，整架運輸利大于弊，因此確定為整架運輸的方案。

4 安撤工作面支護情況

4.1 回撤工作面通道

凈高3.6m，凈寬3.3m，擴幫區域頂板采用錨網梯索支護，選用高強聚酯纖維柔性網，頂板布置四排錨桿（一排錨索），煤幫布置三排錨桿（見圖2）。

4.2 安裝工作面切眼

凈高4.0m，凈寬8.5m，頂板采用錨網梯索支護，布置11排錨桿、12排錨索（單錨索與錨索梁混合布置），煤幫布置5排錨桿（見圖3）。

5 安撤設備

（1）此安撤設備優點：①避免了撤除支架在工作面撤除通道底板上的直接拖拉，防止了絞車、鋼絲繩的過載運輸，運輸速度快，效率高；②操作系統為全液壓控制，設備的回撤、牽拉、調向、裝車等均由液壓千斤頂完成，操作簡便；③改善了工人的工作環境。

（2）采用專用設備安撤工藝較傳統安撤工藝，取締了使用絞車生拉硬拽的方式，安全、可靠、效率高。

圖2 工作面回撤通道支護布置示意圖

圖3 工作面切眼支護布置示意圖

6 提升運輸系統

6.1 運輸路線

自3406工作面回撤通道至3412工作面安裝切眼運輸路線近3000m，沿途巷道拐點6處，巷道最大坡度19.5°。

6.2 軌道鋪設

為增加“搬家”設備運輸期間的穩定性，3406工作面回撤通道及3412工作面安裝切眼鋪設2.1m軌距軌道，沿途鋪設0.9m軌距軌道，軌道規格均選用30kg/m。軌道按照標準使用木道板，每根軌道增加2根鐵道板增加穩定性。

6.3 絞車選擇及驗算

（1）設備提升運輸均使用相應噸位的回柱絞車，絞車安裝均使用混凝土基礎并結合現場情況，增加四壓兩戧增強絞車穩定性。

（2）根據提升支架重量（整架重量約28.8t）和巷道坡度（巷道最大坡度19.5°），選用絞車型號為JSDB-30，靜拉力300kN，選用的鋼絲繩為6×19W×Φ40mm+FC，容繩量700m，鋼絲繩直徑40mm，繩速0.17m/s。

絞車牽引力校核：

要求Fmax＜F額定靜拉力

式中：

Fmax-實際提升所需最大牽引力，N；

n-提升平板車數量，1輛；

G-平板車載重，28800kg/車；

G0-平板車重量：4000kg；

a-巷道坡度，19.5°；

μ1-平板車運行阻力系數，一般取0.015；

P-鋼絲繩單位長度重量，5.717kg/m；

L-斜巷提升長度，500m；

μ2-鋼絲繩運行阻力系數，與支撐情況有關，取0.2；

g—重力加速度，取9.8m/s2。

鋼絲繩安全系數校驗：

要求ma'=F破/Fmax＞ma

ma'=846.5/126.5=6.7＞6.5

式中：

F破-鋼絲繩最小破斷拉力，846.5kN；

ma'-鋼絲繩安全系數；

ma-煤礦安全規程規定系數，6.5。

經校驗，6×19+FC-40mm鋼絲繩滿足使用要求。

7 液壓支架安撤工序

工作面液壓支架撤除安裝，使用的設備是液壓支架調向平臺、液壓支架回撤叉車、液壓支架回撤裝車機構及折疊式安裝叉車。

7.1 液壓支架回撤工序

7.1.1 支架回撤

將液壓支架調向平臺的傾斜平臺口正對待撤支架位置；將平臺牽架千斤頂生根到待撤支架推拉桿；降待撤支架；操作液壓支架推拉千斤頂將其收回，被撤支架被緩慢的向前抽出；被撤支架推拉千斤頂無行程后，將推拉千斤頂伸出，再把平臺牽架千斤頂緩慢收回；再次收回液壓支架推拉千斤頂，將支架向前抽出；如此往復，直至將液壓支架底座箱牽拉至平臺上方，解除牽拉千斤頂連接鉤頭。

7.1.2 支架裝車

把液壓支架調向平臺前側調向千斤頂鉤頭連接到支架推拉桿上，后側調向千斤頂鉤頭連接到支架底座箱左后側連接孔內。通過前側調向千斤頂牽拉，后側調向千斤頂調向，將待撤支架調整到與煤壁平行狀態，解除兩處調向千斤頂鉤頭。

7.1.3 回撤叉車運輸

將液壓支架回撤車與液壓支架調向平臺連接牢固；使用液壓支架回撤車兩側的牽拉千斤頂鉤頭，分別連接到支架底座箱后側連接孔內，通過千斤頂收回牽拉支架至液壓支架回撤車上方，將支架與液壓支架回撤車封鎖為一體；將回柱絞車鉤頭連接到液壓支架回撤叉車生根點上；解除液壓支架回撤車與液壓支架調向平臺連接生根，使用回柱絞車牽引回撤叉車運輸回撤后的支架到撤除通道端頭。

7.1.4 回撤支架裝車

待支架運輸叉車將回撤支架牽引到撤除通道端頭與運輸巷軌道立交位置后，將支架運輸平板車穿過回撤裝車機構與液壓支架回撤運輸叉車對接，使用回撤裝車機構將平板車固定牢固；再使用液壓支架回撤運輸叉車上旋轉裝置將支架順時針旋轉90°，解除支架封車；最后使用回撤裝車機構兩側的牽拉千斤頂將支架牽拉至運輸平板車上，用2t手拉葫蘆封車不少于3道，完成裝車。

7.2 液壓支架安裝工序

7.2.1 安裝工作面切眼運輸

支架由平板車運輸到切眼機尾，通過裝車機構轉至運輸叉車；在安裝工作面切眼端頭，利用支架運輸叉車上的旋轉機構將支架旋轉90°，且支架尾梁朝向運輸方向，使用安裝叉車封車機構將液壓支架裝封牢固，使用切眼內回柱絞車將安裝叉車帶至變坡點。

7.2.2 切眼運輸

使用機尾JSDB-30回柱絞車將液壓支架運輸到調架地點。調架前，對調架區域內的單體支柱進行更改，確保不影響調架和降低頂板支護強度；解除支架封車，使用安裝叉車上的旋轉裝置將叉車上的液壓支架順時針旋轉90°，待支架垂直煤壁后，再使用叉車推移裝置，將液壓支架退下安裝叉車，液壓支架到位后將叉車插板收回，使用切眼機尾回柱絞車將叉車提走，完成支架運輸調架工作。

8 結語

（1）3406綜放工作面158架的撤除及3412綜放工作面158架的安裝（共計316架），采取不拆解整體運輸的方式，在運輸路線長達3000m，6處巷道拐點，巷道最大坡度19.5°，運輸載荷近33t的條件下，僅用20d即安全順利的完成，比支架解體情況下提前20d，實現了安全高效。

（2）現場操作過程中要注意以下幾點：①要優化設計，并制定有針對性的安全技術組織措施；②要優化提升運輸系統，確保提升絞車選擇合理、安裝可靠；③軌道鋪設必須滿足提升要求，道板要密實，間距小，不陰陽；彎道處增加軌道連接加強裝置，增強其穩定性；變坡點托繩輪受力大，磨損嚴重應及時更換；④裝車重心穩，封車牢固，不少于3道；提升運輸采取大合繩連件、保險繩連車的方式；⑤回柱絞車低速運行，嚴禁使用高速或運輸過程中變速；⑥各崗點應固定人員配置，盡量不更換人員，保證操作熟練。