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(jī)械設(shè)備，支架安裝和回撤也是煤炭礦井作業(yè)最為耗時(shí)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(diǎn)問(wèn)題。綜采工作面液壓支架安裝回撤耗時(shí)耗力，尤其在液壓支架服役時(shí)間長(zhǎng)、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(shí)現(xiàn)液壓支架等綜采機(jī)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(zhǎng)度和傾向長(zhǎng)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(jì)采高5.5 m±0.1 m。采煤過(guò)程中所使用的采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)等走向長(zhǎng)壁一次采全高機(jī)械已經(jīng)生產(chǎn)作業(yè)多年，液壓支架安裝回撤強(qiáng)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(jìn)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(wèn)題。

該礦井主要借助采煤機(jī)從回撤空間進(jìn)行液壓支架回撤。綜采工作面開采至停采線附近時(shí)采煤機(jī)必須在液壓支架保持不動(dòng)的情況下進(jìn)行最后幾刀煤的截割，且采煤機(jī)和輸送機(jī)應(yīng)整體向前移動(dòng)，確保設(shè)備能順利實(shí)現(xiàn)調(diào)向和回撤，并應(yīng)加固支護(hù)頂板，液壓支架最后撤出。在以上過(guò)程中，采煤機(jī)截割最后幾刀煤及輸送機(jī)前移會(huì)形成較大的回撤空間[1]，對(duì)其進(jìn)行加固時(shí)也存在較大危險(xiǎn)性，進(jìn)而成為機(jī)械回撤的不安全因素之一。此外，綜采工作面機(jī)械運(yùn)輸主要通過(guò)絞車、電機(jī)車等實(shí)現(xiàn)，且裝載、捆綁工序較多，運(yùn)輸速度慢，耗時(shí)耗力，還會(huì)使工作面頂板長(zhǎng)期處于無(wú)支護(hù)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(hù)+掛柔性網(wǎng)護(hù)頂”的技術(shù)，進(jìn)而形成利于機(jī)械安全回撤的通道。為保證該大采高工作面安全閉采與機(jī)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(jìn)至與停采線相距18 m 時(shí)，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(jī)和刮板輸送機(jī)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(dòng)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(jì)要求依次完成掛網(wǎng)推采、擴(kuò)幫及支護(hù)、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(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)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(yùn)出工作面。此時(shí)，回撤通道因受到礦山壓力的影響可能會(huì)出現(xiàn)底鼓，導(dǎo)致液壓支架無(wú)法正常出架回撤及無(wú)軌膠輪車無(wú)法正常運(yùn)輸。為此，必須在支架回撤前進(jìn)行回撤通道底鼓區(qū)域起底，為支架回撤和運(yùn)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(jìn)行供液系統(tǒng)重新安裝。該供液系統(tǒng)主要包括移動(dòng)變電站、乳化泵及泵箱、組合開關(guān)、供液站等部分，并通過(guò)DN50 橡膠管與液壓支架聯(lián)通，為支架安全高效回撤提供動(dòng)力。

2.3 單通道單翼回撤

國(guó)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(jī)和綜掘機(jī)雙巷掘進(jìn)的情況下速度快、工效高，這也對(duì)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(yùn)輸巷和回風(fēng)平巷道垂直的回撤通道，通過(guò)該通道進(jìn)行液壓支架安全回撤。在進(jìn)行該回撤通道掘進(jìn)時(shí)，必須通過(guò)錨桿支護(hù)頂板，并在開掘好回撤通道后通過(guò)液壓支架、工字鋼及支柱等加強(qiáng)頂板支護(hù)。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(jìn)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(guò)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(guò)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(hào)ZZG9000/23/45 的三角區(qū)掩護(hù)支架為回撤支架，該類型支架頂梁和掩護(hù)梁之間以十字鉸接方式連接，頂梁對(duì)頂板起伏有較好的適應(yīng)性；支架頂梁邊緣較為圓滑，能對(duì)金屬頂網(wǎng)和頂板起到較好的保護(hù)作用；支架底座還配備防護(hù)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(yùn)車，操作員1 人通過(guò)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(yùn)車操作靈活、性能可靠，可用于液壓支架短距離搬運(yùn)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(jìn)，其通過(guò)調(diào)整三角區(qū)掩護(hù)支架布置方式，機(jī)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(guò)程中支柱回柱措施的采用，能保證工字鋼、單體支柱無(wú)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(jìn)工作量不大，施工成本低。23105 工作面全部機(jī)械設(shè)備回撤耗費(fèi)人工僅為50 人/班，從2021年1 月7—25 日共耗時(shí)19 d，比傳統(tǒng)回撤方式總工時(shí)節(jié)省60%，達(dá)到了礦井高產(chǎn)高效的開采要求。

4 結(jié)語(yǔ)

液壓支架回撤是煤礦綜采工作面機(jī)械設(shè)備回撤的重要方面，回撤工期長(zhǎng)、難度大且工序多。綜采工作面液壓支架回撤工藝改進(jìn)優(yōu)化后，能有效解決液壓支架回撤過(guò)程中所面臨的頂板管理、現(xiàn)場(chǎng)管理等問(wèn)題，通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)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(shí)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(shí)促進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理水平的提升。