劉 勇，馬 冰，段書武

（1.天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京100013；2.煤炭科學(xué)研究總院開采設(shè)計分院，北京100013）

現(xiàn)有錨索退錨裝置的缺點及解決方法的設(shè)想

劉 勇*1,2，馬 冰1,2，段書武1,2

（1.天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京100013；2.煤炭科學(xué)研究總院開采設(shè)計分院，北京100013）

實踐證明，綜采工作面回采巷道在回采動壓影響下，錨網(wǎng)索組合支護具有良好的支護效果。但是，由于錨網(wǎng)索組合支護作用，回采巷道頂板不能隨采面推進而及時冒落，對煤礦生產(chǎn)和安全造成了一系列新的問題，通常會采用放炮強制放頂、水力壓裂放頂、錨索退錨等支護解除的方式處理未及時冒落的頂板。從現(xiàn)行錨索退錨裝置的缺點入手，尋求改進退錨裝置的方法，使其能更好的廣泛應(yīng)用。

退錨；解除；懸頂

1 概述

目前，全國大部分煤礦的綜采工作面回采巷道的支護均采用了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護方式，巷道支護效果比較好，在回采動壓影響下，也無須維護。實踐證明，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護具有良好的支護效果，對保持回采巷道斷面、簡化采煤工作面端頭工序、提高采面單產(chǎn)極為有利。但是，由于錨網(wǎng)索組合支護作用，回采巷道頂板不能隨采面推進而及時冒落，這對煤礦生產(chǎn)和安全造成了一系列的問題：

（1）造成初放頂板難以及時冒落，初次垮落步距加大，對初放期間頂板管理帶來困難。工作面回采初期，頂煤比較完整，放煤困難，為提高初次放煤回收率及盡快達到放煤標準，應(yīng)該在工作面開采前采取退錨措施，加快頂煤的破碎。兩巷錨網(wǎng)索支護不解除，給工作面端頭頂板帶來困難。

（2）造成工作面上下端頭后方較大范圍的懸頂，常形成深達幾十米甚至上百米的采空區(qū)，形成通風(fēng)死角，懸頂三角區(qū)瓦斯聚積，成為“瓦斯積聚庫”，常常造成瓦斯超限，嚴重影響通風(fēng)安全，給采面帶來重大安全隱患。

（3）巷道頂板不垮落，增加了懸頂長度，對端頭頂板管理造成困難，在下一個區(qū)段巷道布置時，區(qū)段煤柱壓力增大，對煤柱穩(wěn)定性造成了一定的影響，也使下一區(qū)段巷道維護困難。

針對以上問題，目前通行的辦法有水力壓裂弱化巷道頂板、放炮強制放頂、提前對錨網(wǎng)索進行解除的方式來處理未及時冒落的頂板。但是，放炮強制放頂安全風(fēng)險高且火工品領(lǐng)用受限嚴重；而水力壓力放頂?shù)募夹g(shù)要求高、裂隙的走向和開度的判斷標準不明確且成本較高，所以煤礦通常使用的是提前對錨索應(yīng)力解除的方法來處理未冒落的頂板。但是由于現(xiàn)有錨索退錨裝置的不可靠性，往往退錨的速度和效率很不高，本文針對錨索提前解除所使用的機具和工藝入手，提出錨索退錨機具的缺點及解決方法。

2 用錨索退錨機的組成及工作原理

2.1 錨索工作原理

錨索鎖具分為錨具外套和內(nèi)部工作錨具，內(nèi)部工作錨具內(nèi)有螺紋，可以增加與錨索鋼絞線的摩擦系數(shù)。由于鎖具和錨索鋼絞線之間有自鎖作用，在工作狀態(tài)下，頂板壓力作用于托盤，托盤將壓力經(jīng)索具傳遞至錨索鋼絞線，起到支護頂板的作用。隨著巷道頂板下沉，錨索的受力越來越大。工作原理如圖1所示。

2.2 錨索退錨機的組成

礦用錨索退錨機具是由手動液壓泵和退錨千斤頂及高壓膠管組成。手動液壓泵和退錨千斤頂是用高壓膠管通過快速接頭連接。礦用錨索退錨機具實物如圖2所示。

2.3 退錨器工作原理

退錨器主要是通過退錨千斤和手壓泵配合來完成工作的，基本原理是當退錨器的內(nèi)置退錨卡緊器鎖緊錨索鋼絞線后，給退錨千斤加壓，隨著壓力的不斷加大，退錨千斤頂壓器頂起被退錨索的錨具外套和頂板，使錨索內(nèi)部工作錨具和錨具外套分離，實現(xiàn)退錨。退錨裝置機構(gòu)圖如圖3所示。

圖1 錨索工作原理圖

圖2 礦用錨索退錨機

圖3 退錨裝置機構(gòu)圖

3 礦用錨索退錨機的缺點

目前，礦用錨索退錨機雖然被廣泛使用，但在各煤礦生產(chǎn)應(yīng)用中，使用起來仍有一些不便之處。對各煤礦進行了大量的實地調(diào)研，了解了錨索退錨機具在井下實際環(huán)境中的使用情況，并通過和一些現(xiàn)場技術(shù)人員和工作人員交流，現(xiàn)行使用的退錨機在實際工作過程中仍存在一些缺點和不足。

3.1 可靠性不高

退錨時，在加壓過程中，錨具的錨環(huán)和錨塞的分離時判斷是否繼續(xù)加壓的標準，如果發(fā)生分離則停止加壓，如果未發(fā)生分離則手動泵繼續(xù)加壓。然而通常工作人員判斷錨塞和錨環(huán)是否分離以及是否繼續(xù)加壓完成完全是依靠個人的工作經(jīng)驗來判斷，這樣難免會導(dǎo)致加壓的精確度不高，而加壓過大或過小都會給退錨工作帶來一定的困難和危險。如果加壓過小，很難把錨塞從錨環(huán)中取出；如果稍有不慎加壓過大，對錨索鋼絞線的拉力超過了錨索的設(shè)計承載力，則有可能把錨索拉壞。

3.2 勞動強度大、勞動力需求高

由于錨索均分布在巷道的頂板，而在退錨時需將退錨千斤頂拿到巷道頂部與鋼絞線相連，可是由于高度的原因，在退錨過程中工作人員必須隨身攜帶梯子，攀爬著來進行退錨工作，這樣務(wù)必給工作人員帶來了額外的較大的工作強度。而由于巷道的實際環(huán)境原因，在使用梯子時還需要另外一個工作人員來進行扶持，這樣整個退錨過程至少需要3個工作人員來完成。占用了勞動力，增加的煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了效益。

3.3 具有一定的危險性

在退錨加壓過程中，需要人工取下錨塞，具有一定的危險性，另外在整個退錨加壓過程中，工作人員需要反復(fù)攀爬梯子來判斷是否繼續(xù)加壓，且退錨之后還需取下錨具，這樣反復(fù)的攀爬梯子也會給工作人員的人身安全帶來威脅。

4 錨具和退錨機構(gòu)的改進

4.1 錨具的改進

通過改變錨塞的外形和尺寸，使其更好的配合退錨機具的使用，如圖4所示。

圖4 錨塞外形和尺寸前后變化圖

4.2 退錨機構(gòu)的改進

退錨機構(gòu)的改進如圖5所示。從圖5中的相對位置看，在向油缸大腔注油時首先活塞右移至棕色活塞桿頂?shù)藉^杯做支撐點，繼續(xù)注油缸體會拉動滑塊左移并拉動錨塞，當錨塞與錨杯分離后也就使錨具整體脫離了鎖緊的工作狀態(tài)?；爻虝r油缸小腔注油直至活塞移至最左端，此時滑塊可以徑向張開。

圖5 改進后退錨機構(gòu)與改進后錨塞配套圖

4.3 改進后的優(yōu)點

4.3.1 提高了退錨的可靠性，提高了退錨效率

退錨時，在加壓過程中，能準確判斷錨具的錨杯和錨塞的分離，避免了由工作人員通過經(jīng)驗判斷錨塞和錨環(huán)是否分離的可能。避免了由于過度加壓，導(dǎo)致對錨索鋼絞線的拉力超過了錨索的設(shè)計承載力，破壞錨索的可能。提高了退錨的可靠性和退錨效率。

4.3.2 降低了退錨的危險性

在退錨加壓過程中，無需人工取下錨塞，降低了退錨的危險性。另外在整個退錨加壓過程中，工作人員也無需反復(fù)攀爬梯子來判斷是否繼續(xù)加壓，降低了給工作人員的人身安全帶來的威脅。

5 應(yīng)用前景

通過以上的改進，我們相信可以開發(fā)出快速高效的錨索退錨裝置，可實現(xiàn)錨索的快速退錨，錨索的退錨效率能提高20%，錨索的退錨率能達80%以上，而且在退錨過程中減少了人為的影響因素，應(yīng)用前景十分廣闊。

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TD353

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1004-5716(2015)11-0138-03

2015-06-15

2015-06-15

開采設(shè)計事業(yè)部科技創(chuàng)新基金資金資助項目（KCSJ-QNCX-2014-03）。

劉勇（1981-），男（漢族），江蘇南通人，副研究員，現(xiàn)從事巷道支護技術(shù)及巷道化學(xué)加固技術(shù)研究工作。