新型綜采支架回撤用滑軌裝置的設計與應用

毛賀明

(焦作煤業集團趙固(新鄉)能源有限責任公司，河南 新鄉 453634)

0 引言

隨著近年來科技水平的不斷發展，煤礦綜采設備逐步趨向于重型化、自動化、智能化。液壓支架單體體積和重量越來越大，隨之而來的難題便是設備的回撤安裝施工。綜采工作面回采結束后能否快速回撤，是影響礦井生產銜接任務及礦井產量的重要因素。大采高工作面設備種類多、數量多、重量大，在回撤時環節多且面臨很多技術難題，如頂板控制、回撤通道施工、支架拆解運輸等。為提高工作面回撤效率，降低回撤過程中安全事故率，以趙固一礦18020工作面為研究對象，對傳統工作面回撤方案主要存在的問題進行分析研究，并根據實際生產情況對傳統回撤方案進行優化。

1 工程概況

18020工作面位于礦井西八盤區，東為已回采結束的18011工作面，西為未回采18030工作面，南為西風井工業廣場和北翼三條大巷保護煤柱，北為F25斷層尖滅端。18020工作面為礦井首個一次采全高工作面，開采煤層為二1煤層，煤層厚度6.1～6.5 m，平均厚度6.4 m，煤層傾角2°～6°，二1煤層結構簡單，局部含有夾矸。采用傾斜長壁一次采全高綜合機械化采煤法，后退式回采，全部垮落法處理采空區。18020工作面傾向長度205.5 m，共安裝103架，其中安設中間液壓支架ZY18000/30/65D型94架，過渡液壓支架ZYG18000/29/60D型2架、ZYT18000/26/53D型端頭排頭液壓支架3架、ZYT18000/29/60D型端頭排尾液壓支架3架、ZYT13000/25/50D型端頭液壓支架1架。MG900/2245-GWD型采煤機1臺、SGZ1200/2000型刮板輸送機1部、SZZ1000/400型轉載機1部、PCM400型破碎機1部、PCM160型破碎機1部、ZY1100邁步自移裝置1部、乳化液泵站設備列車1套、DSJ120/150/2×200型帶式輸送機1部。

2 液壓支架回撤通道內運輸方案分析及確定

2.1 方案一：“回柱絞車+鋼板”運輸方式

1)準備工程量。回撤通道內鋪設鋼板210 m，寬度2 100 mm，長度1 600 mm，鋼板上面兩側各焊接一根50 mm×1 500 mm鋼板限位條，限位條間距2 000 mm。鋼板由東向西鋪設，逐塊相壓布置，鋼板兩側采用螺栓固定連接，最終將鋼板固定為一個整體，支架在鋼板上面限位槽內通過絞車牽引滑行運輸。

2)優勢與不足。不足：大采高支架單架重量重，回撤期間鋼板易受壓變形，造成鋼板返修率高；安裝及返修施工難度大，一旦損壞更換嚴重影響回撤效率；支架底座與鋼板面接觸，運輸摩擦阻力大，回柱絞車受力較大，易造成斷繩事故，危險系數高。優勢：鋼板直接在底板鋪設，所需巷道高度低，工程量較少，對底板條件要求不高，底板不需要硬化。

2.2 方案二：“回柱絞車+平板車”運輸方式

1)準備工程量。回撤通道須鋪道210 m，軌距900 mm，鋼軌規格43 kg/m，道板間距500 mm。軌道道頭位置須安裝裝車平臺1個，回撤通道內須安裝保險設施2道，支架車運輸期間須對拉，多投用絞車1部。

2)優勢與不足。不足：回撤支架裝車須上裝車平臺，上車期間施工難度大，重心較高，危險系數高，裝車期間影響掩護架拉移及三角區支護工作展開；支架車在回撤通道內運輸期間，絞車對拉，回撤通道內各項工作需停止，各項工序不可以交叉作業，嚴重影響作業效率；增加裝卸車次數，上車期間易側翻，扶架難度大，回撤通道須增加保險杠，運輸重心增高，穩定性差，危險系數高。優勢：支架車運輸阻力小，回柱絞車受力小，鋼絲繩不易損壞。

2.3 方案三：“回柱絞車+滑軌裝置”運輸方式

1)準備工程量。回撤通道內須鋪設滑軌裝置210 mm，回撤通道內道板使用12#工鋼加工制成，1根長道板1根短道板交替鋪設，道板間距500 mm，共鋪設210 m。長工鋼道板兩側各安裝1根工鋼限位護板限制支架滑移方向，工鋼限位護板使用Ф20 mm螺絲固定。沿道板中心線向兩側偏450 mm各分別安裝2根道軌，然后沿道板中心線向兩側偏700 mm安裝第3、第4根道軌，形成滑軌系統。

2)優勢與不足。不足：滑軌裝置鋪軌工程量大，新型設備需自主加工，井上加工作業人員占用多。優勢：滑軌裝置具有鋼軌強度高，滑行接觸面小等優點，通過組合滑軌承載綜采液壓支架底座，使液壓支架在組合滑軌上滑行，接觸面由鋼板與底座之間的面面接觸變為面線接觸，大大降低滑行摩擦阻力。滑軌裝置兩側設置工鋼限位護板，使支架滑行期間底座移動具有方向性，限制支架底座左右移動距離，達到支架限位移動的目的。使用滑軌裝置進行支架運輸，支架可在回撤通道內暫存，回撤地點、運輸支架地點、拆解支架地點等可平行作業。

2.4 液壓支架回撤通道內運輸方案確定

經以上3種方案對比分析，發現方案三優勢明顯，利用“回柱絞車+滑軌裝置”的方式進行回撤運輸具有穩定性高、摩擦阻力小、運輸環節簡單、支架方向感強、設備維護及輔助工作量少、各作業地點可平行作業、安全系數高等一系列優勢。故最終確定采取方案三“回柱絞車+滑軌裝置”的方式進行回撤通道內支架運輸作業。

3 礦用滑軌裝置設計與安裝

3.1 礦用滑軌裝置設計

1)利用4條43 kg/m礦用道軌作為滑軌主體，滑軌裝置中心線兩側各布置2根，內側2根道軌軌距900 mm，外側2根道軌軌距1 400 mm。利用礦用12#工鋼作為軌枕，軌枕長度分1 800 mm、2 400 mm兩種，兩種軌枕平行交替布置，軌枕間距500 mm，2 400 mm軌枕兩側各焊接1個工鋼護軌底座，底座上面兩側焊接1個護軌限位塊，并在2 400 mm軌枕兩側氣割各氣割1個護軌固定孔。

2)在2 400 mm軌枕兩側布置工鋼護軌，工鋼護軌為12#工鋼加工而成，工鋼護軌平面垂直底板放置，并在工鋼護軌與2 400 mm軌枕交叉位置氣割一個螺絲固定孔。將2 400 mm軌枕與工鋼護軌用固定螺栓上下固定，形成支架滑行限位槽，保證支架在回撤拉移過程中不出現左右偏移掉道等狀況。滑軌裝置安裝剖面圖如圖1所示。

圖1 滑軌裝置安裝剖面圖

3.2 滑軌裝置安裝

1)將回撤通道底板清理平整，對回撤通道局部低洼地點進行平順，保證滑軌鋪設空間。

2)將1 800 mm、2 400 mm兩種規格工鋼軌枕按照500 mm間距交替平行布置在回撤通道內，將4條道軌按照設計間距安裝在工鋼軌枕上，加齊道軌壓塊及螺栓。

3)按照設計要求將工鋼護軌安裝在2 400 mm軌枕左右兩側底座上，加齊固定螺栓并校正護軌間距，保證支架可在護軌內滑行移動。滑軌裝置安裝完畢后對巷道底板與滑軌裝置底部空間進行灌漿填充，保證滑軌裝置在使用過程中的穩定性。

3.3 滑軌裝置應用

18020工作面支架回撤期間，利用已有架底矸臺階松動爆破形成的緩坡，支架通過自移回柱絞車輔助調向的形式從原停采位置過渡到滑軌裝置上方，進入工鋼護軌槽內。通過回柱絞車牽引的方式將支架經回撤通道滑軌運輸至拆裝硐室內拆解并回收上井。

滑軌裝置采用礦用道軌作為滑軌，具有強度高，滑行接觸面小等優點，通過滑軌承載綜采液壓支架底座，使液壓支架在組合滑軌上滑行，接觸面由原回撤工藝中鋼板與底座之間的面面接觸變為面線接觸，大大降低滑行摩擦阻力。支架在滑軌裝置上滑行回撤，相較于平板車道軌回撤減少了支架上車這一困難環節，降低了支架運輸重心，即保證了支架運輸穩定性，又提高了回撤過程安全系數。

4 結語

1)利用滑軌裝置進行支架回撤，降低回撤通道高度要求500 mm，減少落底量500 m3。

2)利用滑軌裝置進行回撤，有效降低回撤用設備故障率，減少設備更換及檢修的時間成本。

3)回撤期間，利用滑軌裝置承載支架進行回撤，有效解決了重型支架移動穩定性差、拉移摩擦阻力大，滑移方向感差等困難，保證了回撤期間安全性。