綜采工作面液壓支架安全高效回撤工藝

王江龍

(陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 延安 727307)

0 引言

隨著礦井生產裝備的提升，液壓支架已經被普遍投入到實際生產中[1-3]。但是液壓支架在后期回撤過程中，由于對回撤通道斷面要求較大，使支架回撤區域頂板管理難度大大增加[4-6]，所以如何做好支架回撤期間頂板的安全管理，如何快速完成液壓支架回撤成為液壓支架回撤工作中必須持續研究和優化的一項重要內容。為此，對目前采用的單通道單翼回撤工藝進行詳細介紹，通過研究和實踐以實現工作面頂板的有效控制和液壓支架的高效回撤。

1 工作面概況

416工作面走向長度2 632 m，傾向長度300.5 m，煤層平均厚度5.6 m，屬單一近水平厚煤層，煤質為低-中等軟化度的富油煤，易片幫。工作面直接頂為厚度1.37～3.5 m的細粒砂巖，較致密，堅硬，底板為厚度1.3～4.7 m的炭質泥巖，易碎、易風化，遇水變軟膨脹。416工作面采用“一面三巷”的布置形式，三巷分別為膠帶巷、回風巷和輔運巷。工作面安裝ZY10800/28/63D型液壓支架175臺，MG900/2210-GWD型采煤機1臺，SGZ1200/3×855型刮板運輸機1部；膠帶巷安裝SZZ1300/525橋式轉載機1部，ZQL2×5000/21/40型超前支護裝置1套，設備列車35臺；回風巷安裝ZQL2×5000/21/40型超前支護裝置1套。

2 液壓支架回撤前的準備工作

2.1 施工液壓支架回撤通道

工藝流程：工作面采用錨索支護頂板、掛柔性網護頂的方法進行閉采，形成回撤通道，錨索、錨桿支護及柔性網布置方式如圖1所示。回撤通道施工工藝流程為調整采高→施工掛網錨桿→運網、掛網→掛網期間推采→擴幫及支護→施工木垛。

圖1 回撤通道掛網、支護斷面

調整采高：416工作面屬于大采高工作面，平均采高5.5 m，為了保證工作面的安全閉采和回撤，需要在距離停采線40 m時，根據兩順槽高度、頂底板情況調整工作面采高，每刀調整不超過50 mm，保證在距離停采線20 m時，工作面采高調整至4.2～4.5 m。

施工掛網錨桿：當工作面推進距停采線18 m時，在支架頂梁前頂板打一排錨桿，用于固定掛柔性網的鋼絲繩，錨桿施工在距液壓支架頂梁前端100 mm平齊的架間頂板上，間距1 750 mm，錨桿規格為φ22 mm×2 000 mm螺紋鋼錨桿。

運網、掛網：利用刮板運輸機和采煤機配合將柔性網從回風巷向膠帶巷方向逐步展開，確保柔性網展開后能覆蓋膠帶巷及回風巷頂板[7-9]。展網完成后使用支架上安裝的手動絞盤和支架護幫板配合將柔性網第一道鋼絲繩吊起與掛網錨桿固定，鋼絲繩兩個繩頭分別與膠帶巷和回風巷頂板施工的吊掛錨索進行固定，然后使用手動絞盤配合將柔性網吊掛于支架前梁下方。

掛網期間推采：煤機每割完一個機身長度后，松開該區域支架手動絞盤上的鋼絲繩，讓柔性網下落2 m，采用偶數號支架和奇數號支架交替動作，實現支架的前移和展網，確保柔性網全部緊貼于頂板上，然后進行下一循環割煤，每割完一刀煤及時將柔性網展開部分自帶鋼絲繩兩端分別固定于回風巷和進風巷錨索梁上，按上述方法依次完成掛網期間推采。

擴幫及支護：工作面推采至采空區柔性網全部落地且第一道鋼絲繩處于支架尾梁下方距采空區底板約400 mm，支架前梁距停采線4.1 m時停止拉移支架，拆除支架推移裝置與刮板運輸機連接銷軸使其分離，改用鉸接梁、單體配合推移桿推移刮板運輸機，直到推采至停采線。擴幫期間煤機每向前割50架煤及時停機進行錨索支護，待錨索支護完畢后再繼續進行割煤，依次完成擴幫和頂板支護工作，擴幫結束后施工錨桿對幫部進行支護。

施工木垛加強頂板支護：由于工作面回撤通道斷面較大，加上支架回撤期間工作面動態壓力變化，回撤通道頂板壓力顯現較為明顯。為了保證后期回撤支架期間頂板安全，工作面閉采完畢后，在支架前梁下方架間每隔一架施工一個木垛(圖2)，以提高支架對巷道頂板的支撐力，確保支架的安全回撤。

1-液壓支架；2-木垛圖2 回撤通道加強支護木垛施工示意

2.2 回撤通道及供液設備

拆除回撤通道設備：按照先拆除線纜、管路再拆除設備主體部件的方式，從膠帶巷向回風巷的順序依次拆除帶式輸送機、設備列車、轉載機(破碎機)、刮板運輸機、采煤機及超前支護裝置，并按照順序依次運出工作面，將支架回撤通道中的設備、設施全部回撤完畢。

回撤通道路面修整：回撤通道設備回撤完畢后，由于受礦山壓力影響，回撤通道經常出現底鼓現象，影響工作面支架回撤期間的正常出架，同時也影響無軌膠輪車的安全運輸[10-14]。所以在回撤支架前必須對回撤通道底鼓區域進行起底，要求回撤通道底板平整且底板必須低于支架底座，保證充足的撤架空間、良好的撤架條件和運輸條件。

安設供液系統：工作面回撤前期對設備列車進行了回撤，工作面失去了供液系統，為了滿足工作面支架的回撤需要，在支架回撤前必須重新安設供液系統，該系統由回撤設備列車期間預留的移動變電站、組合開關、乳化泵箱、乳化泵及供液站組成，安裝于膠帶巷機頭硐室處，使用DN51膠管將供液泵站、乳化泵箱與工作面支架進回液接通，形成支架回撤供液系統，如圖3所示。

圖3 支架回撤供液系統布置

3 液壓支架回撤工藝及保障措施

3.1 回撤工藝

回撤方式：液壓支架回撤采用單通道單翼的方式，按照從工作面機尾向機頭的方向，使用逐架抽出后退式的方法進行回撤。如圖4所示，在距離175號端頭液壓支架20 m處安設一臺30T回柱絞車，用于支架回撤時抽架和調向。使用絞車配合將175號液壓支架抽出并掉向后，及時在支架撤出區域按照圖4中1號、2號木垛位置施工兩個木垛，對頂板進行有效支護，然后使用WC40Y型支架搬運車將175號液壓支架裝車運出工作面；依此方式完成174號和173號液壓支架的回撤。采用上述方法將172號支架抽出后，使用DBT-55型多功能鏟板車配合將支架調向與工作面煤壁平行設好，作為1號掩護支架，然后將提前準備好的兩臺ZZ10000/20/40型垛式支架按照1號掩護支架的安設方式安設到指定位置，作為2號掩護支架和3號掩護支架，三臺掩護支架間距保持在0.6～1.0 m，確保對回撤三角區域頂板的有效控制。從171號支架開始采取逐架抽出法進行回撤，如圖4所示，在1號掩護支架安設導向滑輪，按如圖方式固定絞車鋼絲繩，依靠絞車和液壓支架推移裝置配合完成抽架和調向工作，每臺支架抽出后，及時施工兩個木垛支護出架區域頂板，然后按照從3號掩護支架至1號掩護支架的順序逐架前移掩護支架，掩護支架底座不能超過待撤支架的出架區域；依此方式完成工作面170號至005號液壓支架的回撤。回撤至004號液壓支架時，將回柱絞車搬運至膠帶巷安設，依次抽出2號、3號掩護支架運走，施工木垛支護頂板，然后利用支架交替邁步前移的方式，將001號至004號4臺待撤支架和1號掩護支架向工作面膠帶巷口方向逐步前移，在前移的過程中，根據頂板情況按照從兩側向中間的順序逐臺抽出剩余支架，完成工作面所有支架的回撤。

1-液壓支架；2-木垛；3-回柱絞車；4-導向滑輪圖4 液壓支架回撤示意

支架遠程控制方式：液壓支架回撤期間待撤支架和掩護支架的控制方式由之前的手動本架操作優化為電液控遠程遙控操作，如圖5所示。在液壓支架回撤工作中引入電液控系統，利用一臺遠程控制遙控器可以分別控制待撤液壓支架、1號掩護支架、2號掩護支架和3號掩護支架，操作人員可以站在未撤液壓支架下方或者其他頂板安全區域使用遙控器控制每臺支架的動作，實現液壓支架的遠程回撤。

圖5 液壓支架回撤遠程控制示意

3.2 回撤工藝的優點及保障措施

回撤工藝的優點：①利用垛式支架和柔性網、錨索配合對回撤通道頂板進行控制的方式，降低了支架回撤區域頂板管理的難度，同時依靠垛式支架的支撐力，提高了對頂板的整體支護性，使頂板的垮落得到了有效的控制，實現了回撤通道及老塘側頂板隨著液壓支架的回撤逐步垮落，大幅降低了回撤三角區出現冒頂、支架壓死等問題的概率，為支架的回撤創造了良好的條件；②采用掩護支架代替木垛、單體支柱支護，省去了之前撤架后在掩護支架區域施工木垛、單體的環節，有效地降低了工人的勞動強度，提高了回撤效率，同時也降低了工作面回撤期間木料、單體支柱等一次性支護材料的投入，節約了工作面回撤期間材料費用；③通過支架遠程控制方式的引入，有效地解決了手動本架操作支架過程中回撤三角區域頂板出現漏頂等問題時對操作人員人身安全造成的威脅，同時使操作人員的操作位置有了更多的選擇性，確保了撤架期間操作人員可以全方位觀察支架的出架位置，避免了本架操作存在的視覺盲區，為支架的安全、高效回撤提供了保障。

保障措施：①工作面在閉采施工回撤通道時必須確保回撤通道的尺寸滿足液壓支架調向、裝車需要，保證支架的順利回撤；②在掩護支架安設之前撤機尾支架時和掩護支架撤走之后撤機頭支架時，由于機頭、機尾處巷道斷面較大，頂板存在很大的不穩定性，所以在撤架期間要認真觀察頂板，根據現場實際情況及時施工木垛對頂板進行支護，防止發生冒頂事故；③回撤支架時必須按照回撤一臺液壓支架前移一次掩護支架的模式進行作業，拉移掩護支架時按照從老塘側向煤墻側的方向、采用“少降多拉”的方式逐架前移，防止出現掩護架壓死或架前冒落的現象；④采用回柱絞車配合進行支架的回撤工作時，絞車必須“四壓兩戧”固定牢靠，作業區域加設防護裝置，絞車運行時現場所有人員應站在未撤支架內部等安全區域，保證作業安全；⑤撤架區域若出現柔性網破裂、鋼絲繩斷裂等影響回撤三角區頂板安全的問題時，應及時停止撤架，柔性網出現破口及時使用鋼絲繩進行縫合，鋼絲繩出現斷裂及時與未斷裂的鋼絲繩進行連接，并配合施工單體、圓木、木垛等措施加強支護，防止出現大范圍漏頂、支架壓死等問題，保證頂板得到有效控制后再進行撤架工作。

4 結語

通過對液壓支架回撤工藝的不斷研究、優化和應用，有效解決了綜采工作面液壓支架回撤工作中頂板管理、現場安全管理等方面存在的眾多難題。形成了一套綜采工作面液壓支架安全高效回撤工藝，規范了支架回撤工作，有效地節約了生產成本，降低了工人的勞動強度，提高了回撤效率，對促進綜采工作面液壓支架的安全高效回撤具有一定的指導意義。