綜采工作面液壓支架安全回撤工藝探討

張和平

（太原煤氣化公司爐峪口煤礦， 山西 古交 030203）

引言

液壓支架是煤炭井下開采重要的機械設(shè)備，支架安裝和回撤也是煤炭礦井作業(yè)最為耗時耗資的環(huán)節(jié)，如何保證液壓支架利用率、工作效率及回撤安全性是煤炭行業(yè)應(yīng)關(guān)注和研究的重點問題。綜采工作面液壓支架安裝回撤耗時耗力，尤其在液壓支架服役時間長、煤巷變形大的情況下，液壓支架安裝回撤面臨的難度也更大。當(dāng)前所采用的單通道單翼回撤工藝可實現(xiàn)液壓支架等綜采機械設(shè)備安全回撤。

1 23105 工作面概況

某煤業(yè)有限公司礦井22 采區(qū)中下部的23105工作面走向長度和傾向長度分別為1848.32 m、187.6 m，煤層深430～550 m，厚度1.0～4.8 m，厚度均值為3.6 m，傾角均值4.5°，設(shè)計采高5.5 m±0.1 m。采煤過程中所使用的采煤機、液壓支架、刮板輸送機、破碎機等走向長壁一次采全高機械已經(jīng)生產(chǎn)作業(yè)多年，液壓支架安裝回撤強度大、效率低。該綜采工作面自2020 年底開始回采，目前已經(jīng)推進至與停采線相距60 m 處，臨近收尾，必須考慮液壓支架的安全回撤問題。

該礦井主要借助采煤機從回撤空間進行液壓支架回撤。綜采工作面開采至停采線附近時采煤機必須在液壓支架保持不動的情況下進行最后幾刀煤的截割，且采煤機和輸送機應(yīng)整體向前移動，確保設(shè)備能順利實現(xiàn)調(diào)向和回撤，并應(yīng)加固支護頂板，液壓支架最后撤出。在以上過程中，采煤機截割最后幾刀煤及輸送機前移會形成較大的回撤空間[1]，對其進行加固時也存在較大危險性，進而成為機械回撤的不安全因素之一。此外，綜采工作面機械運輸主要通過絞車、電機車等實現(xiàn)，且裝載、捆綁工序較多，運輸速度慢，耗時耗力，還會使工作面頂板長期處于無支護狀態(tài)[2]。

2 液壓支架安全回撤工藝

2.1 回撤流程

該綜采工作面閉采采用“頂板錨索支護+掛柔性網(wǎng)護頂”的技術(shù)，進而形成利于機械安全回撤的通道。為保證該大采高工作面安全閉采與機械回撤，必須在距離停采線40 m 左右處調(diào)整采高，每刀嚴(yán)格控制在50 m 以內(nèi)。待工作面持續(xù)推進至與停采線相距18 m 時，將一排規(guī)格為Φ22 mm×2000 mm 的螺紋鋼錨桿按1750 mm 間距施打在支架頂梁前頂板處。

在采煤機和刮板輸送機的配合下，將柔性網(wǎng)從回風(fēng)巷向膠帶巷展開，借助支架互幫板和手動絞盤吊起柔性網(wǎng)的首道鋼絲繩，并固定在錨桿上，將其鋼絲繩繩頭固定在回風(fēng)巷頂板及膠帶巷吊掛錨索上，最后將柔性網(wǎng)全部吊掛在支架前梁下方。此后根據(jù)設(shè)計要求依次完成掛網(wǎng)推采、擴幫及支護、施工木垛等環(huán)節(jié)。

2.2 回撤通道設(shè)備拆除

按照線纜→管路→設(shè)備主體部件的流程，從膠帶巷開始依次向回風(fēng)巷的方向拆除帶式輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、刮板輸送機、采煤機等裝置，并按要求將拆除后的液壓支架回撤通道內(nèi)的設(shè)備運出工作面。此時，回撤通道因受到礦山壓力的影響可能會出現(xiàn)底鼓，導(dǎo)致液壓支架無法正常出架回撤及無軌膠輪車無法正常運輸。為此，必須在支架回撤前進行回撤通道底鼓區(qū)域起底，為支架回撤和運輸提供良好的條件。

為23105 工作面提供供液功能的設(shè)備列車在液壓支架回撤前已經(jīng)提前回撤，為保證工作面安全回撤正常供液，必須在支架回撤前進行供液系統(tǒng)重新安裝。該供液系統(tǒng)主要包括移動變電站、乳化泵及泵箱、組合開關(guān)、供液站等部分，并通過DN50 橡膠管與液壓支架聯(lián)通，為支架安全高效回撤提供動力。

2.3 單通道單翼回撤

國內(nèi)高產(chǎn)高效礦井均具備較好的地質(zhì)條件和頂板整體性，使用連續(xù)采煤機和綜掘機雙巷掘進的情況下速度快、工效高，這也對綜合工作面生產(chǎn)設(shè)備回撤技術(shù)提出更高要求，而單通道單翼回撤技術(shù)能滿足綜合工作面高效生產(chǎn)及設(shè)備安全回撤方面的要求[3]。單通道單翼回撤技術(shù)要求在綜采工作面停采集線處開掘出與運輸巷和回風(fēng)平巷道垂直的回撤通道，通過該通道進行液壓支架安全回撤。在進行該回撤通道掘進時，必須通過錨桿支護頂板，并在開掘好回撤通道后通過液壓支架、工字鋼及支柱等加強頂板支護。待完全打通回撤通道后撤掉支柱，使液壓支架安全回撤空間進一步增大，具體如圖1 所示。

圖1 液壓支架安全回撤空間

在安全回撤液壓支架前，必須調(diào)整兩架液壓支架方向，使其脫離冒落區(qū)域。將受支架頂梁挑起的工字鋼收回后通過用單體支柱替代支撐，并按照次序從綜采工作面一端順次回撤液壓支架，安全撤出后再通過木垛替代單體支柱，并撤出支柱。

2.4 回撤配套設(shè)備

本工作面以型號ZZG9000/23/45 的三角區(qū)掩護支架為回撤支架，該類型支架頂梁和掩護梁之間以十字鉸接方式連接，頂梁對頂板起伏有較好的適應(yīng)性；支架頂梁邊緣較為圓滑，能對金屬頂網(wǎng)和頂板起到較好的保護作用；支架底座還配備防護裝置，能有效阻隔煤矸石落入。此外，液壓支架安全回撤還配備有載重量40 t 的WC-40Y 型框架式搬運車，操作員1 人通過操作起吊鉤便能完成液壓支架的裝卸；載重量25 t 和40 t 的WC-25EJ 型及WC-40EJ 型鏟板式支架搬運車操作靈活、性能可靠，可用于液壓支架短距離搬運及擺放。

3 應(yīng)用效果分析

與傳統(tǒng)的綜采工作面液壓支架回撤工藝相比，單通道單翼回撤工藝安全性、效率性均有較大改進，其通過調(diào)整三角區(qū)掩護支架布置方式，機械安全回撤空間大大拓寬，若與開切眼和組裝硝室等液壓支架安裝工藝配合，還能顯著減緩頂板下沉及底鼓收斂速度，提升作業(yè)效率；液壓支架安全回撤過程中支柱回柱措施的采用，能保證工字鋼、單體支柱無損回收。該液壓支架安全回撤工藝僅需開掘1 條回撤巷道，掘進工作量不大，施工成本低。23105 工作面全部機械設(shè)備回撤耗費人工僅為50 人/班，從2021年1 月7—25 日共耗時19 d，比傳統(tǒng)回撤方式總工時節(jié)省60%，達到了礦井高產(chǎn)高效的開采要求。

4 結(jié)語

液壓支架回撤是煤礦綜采工作面機械設(shè)備回撤的重要方面，回撤工期長、難度大且工序多。綜采工作面液壓支架回撤工藝改進優(yōu)化后，能有效解決液壓支架回撤過程中所面臨的頂板管理、現(xiàn)場管理等問題，通過加強支護結(jié)構(gòu)及應(yīng)用高效安全的回撤工藝，避免多部絞車交叉作業(yè)，并使抽架區(qū)和拉架區(qū)分離，實現(xiàn)抽架、拉架平行作業(yè)，穩(wěn)步提升支架回撤安全性和效率性，同時促進作業(yè)現(xiàn)場管理水平的提升。