王永良

（潞安化工集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司，山西 長治 046000）

綜采工作面回采結(jié)束后需對工作面內(nèi)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有序回撤，在此過程中，工作面支架回撤作為最后一環(huán)具有十分重要的意義[1-4]。支架回撤工序是否合理、支護(hù)措施是否到位，對工作面直接安全快速回撤具有重要意義[5]。司馬礦原綜采工作面主要采用單支架或雙支架作為掩護(hù)支架，配合回柱絞車聯(lián)合進(jìn)行撤架，但是在實(shí)際應(yīng)用中該方法支架回撤效率低、安全系數(shù)低[6]、回撤通道易出現(xiàn)破碎垮落現(xiàn)象，不利于工作面安全回撤。 以司馬礦1216 工作面為例，對工作面停采時(shí)支架回撤方法進(jìn)行合理優(yōu)化，既提高了支架回撤效率，又保證了支架回撤安全。

1 概述

潞安化工集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司1216 工作面位于井田二采區(qū)，工作面北部為1217 工作面，西部為井田邊界，東部采區(qū)大巷，南部為二采區(qū)1215工作面采空區(qū)。1216 工作面設(shè)計(jì)長度為220 m，開采長度為1 517 m，工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為6.95 m，平均傾角為3°，工作面采用一進(jìn)一回“U”型通風(fēng)方式。

1216 工作面采用綜采放頂煤回采工藝，使用MG300/700-WD 型采煤機(jī)雙向割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤；選用2 部SGZ830/800 型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤；工作面內(nèi)共計(jì)安裝147 架支架，其中上下端頭各安裝3 組ZFG7500/22/38 過渡支架，ZF7000/19.5/38 型中間支架142 架，前后各兩組帶伸縮梁。 截止2021年7月1216 工作面已回采到位，工作面準(zhǔn)備搬家回撤。

2 工作面支架原回撤方案及問題分析

2.1 傳統(tǒng)支架回撤方案

（1）工作面回撤前在停采線位置施工一條長度為220 m 回撤通道，通道寬度為4.0 m，高度為3.5 m，回撤通道施工完后通道頂板及工作面煤壁及時(shí)采用錨桿（索）進(jìn)行支護(hù)，老塘側(cè)（采空區(qū)側(cè)）采用液壓支架進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

（2）回撤通道施工完后對回撤通道進(jìn)行硬化，并在回撤通道內(nèi)安裝軌道，在回撤通道尾部以及通道中部每隔50 m 安裝一部雙向絞車。

（3）回撤前期準(zhǔn)備工作完成后開始進(jìn)行液壓支架回撤，工作面采用掩護(hù)后退式回撤方案，即將頭部兩架端頭支架拉至工作面并調(diào)向作為掩護(hù)支架。

（4）工作面回撤時(shí)從3#支架開始，先將支架拉出然后調(diào)向，利用雙向絞車將支架裝車運(yùn)出工作面；工作面運(yùn)出后及時(shí)前移掩護(hù)支架對頂板進(jìn)行支護(hù)，如圖1 所示。 同時(shí)對掩護(hù)支架與采空區(qū)側(cè)的三角區(qū)域采用支設(shè)木垛、 單體液壓支護(hù)進(jìn)行控制維護(hù)。

圖1 傳統(tǒng)工作面支架回撤施工平面

2.2 主要存在問題

（1）支架回撤周期長：由于回撤通道受應(yīng)力影響，通道施工15 d 后出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，導(dǎo)致回撤通道內(nèi)鋪設(shè)的軌道隆起、變形等，需定期人工對底鼓區(qū)進(jìn)行起底施工，起底深度在0.3～0.6 m 范圍內(nèi)；同時(shí)在進(jìn)行支架回撤時(shí)利用絞車往復(fù)調(diào)向、裝車，每臺(tái)支架回撤時(shí)間在3.5 h 左右，每天支架回撤數(shù)量在4 架左右，支架回撤效率低、周期長。

（2）支架回撤危險(xiǎn)系數(shù)高：傳統(tǒng)支架回撤方案中采用兩臺(tái)支架進(jìn)行掩護(hù)，支架在回撤過程中掩護(hù)支架與采空區(qū)側(cè)形成的三角區(qū)域面積達(dá)17 m2，三角區(qū)域需支設(shè)3 組木垛以及15 根左右單體支護(hù)進(jìn)行頂板維護(hù)，若應(yīng)力顯現(xiàn)造成頂板破碎時(shí)，三角區(qū)域頂板垮落很容易造成壓架（柱） 、死架（柱）等現(xiàn)象[7]；同時(shí)在支架回撤、掩護(hù)架前移以及回柱時(shí)主要采用絞車完成，在整個(gè)支架回撤過程中安全系數(shù)低，不利于回撤安全。

（3）支架回撤費(fèi)用高：由于支架在回撤過程中三角區(qū)域面積大，需支設(shè)大量單體柱、木垛等，受三角區(qū)應(yīng)力影響，多數(shù)單體柱出現(xiàn)嚴(yán)重變形現(xiàn)象，造成支柱損壞嚴(yán)重，支護(hù)成本費(fèi)用高。

3 支架新回撤工藝應(yīng)用

3.1 支架回撤工藝優(yōu)化

為了解決傳統(tǒng)支架回撤方案主要存在的問題，司馬礦通過技術(shù)研究對原支架回撤方案進(jìn)行優(yōu)化，采用單軌吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的回柱絞車進(jìn)行支架回撤，并采用液壓調(diào)向平臺(tái)進(jìn)行支架拉架、導(dǎo)向等工序，為了解決傳統(tǒng)支架回撤方案主要存在的問題，司馬礦通過技術(shù)研究對原支架回撤方案進(jìn)行優(yōu)化，采用單軌吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的回柱絞車進(jìn)行支架回撤，并采用液壓調(diào)向平臺(tái)進(jìn)行支架拉架、導(dǎo)向等工序，如圖2 所示。

圖2 優(yōu)化后工作面支架回撤施工平面

（1）支架掩護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化

①為了減少液壓支架在回撤過程三角區(qū)域空頂面積，對原支護(hù)掩護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將原掩護(hù)支架數(shù)量由原來2 架增加至3 架，即將端頭3 臺(tái)支架全部作為掩護(hù)支架，從而減少了支架回撤后三角區(qū)域面積，有效控制了三角區(qū)域頂板下沉、破碎現(xiàn)象，減少單體柱支護(hù)數(shù)量。

②為了進(jìn)一步提高三角區(qū)域頂板穩(wěn)定性，支架回撤后對三角區(qū)域支設(shè)一架木垛，2 組π形梁配單體液壓支柱支護(hù)，每組支護(hù)采用3 根單體液壓支柱和1 根長度為1.5 m的π形頂梁組成，提高支護(hù)強(qiáng)度，降低單體柱變形率。

③當(dāng)工作面最后一架支架（118#）回撤后及時(shí)對三角區(qū)支設(shè)兩組木垛，并支設(shè)一排單體柱，然后從采空區(qū)側(cè)向工作面?zhèn)纫来位爻费谧o(hù)支架，即3#支架→2#支架→1#支架。

④由于工作面在回撤掩護(hù)支架時(shí)空間有限無法采用支架調(diào)向平臺(tái)進(jìn)行調(diào)向時(shí)，在機(jī)尾處以及回風(fēng)順槽內(nèi)各安裝一部絞車協(xié)助支架調(diào)向，支架拉至回風(fēng)順槽內(nèi)進(jìn)行裝車運(yùn)出。

（2）液壓調(diào)向平臺(tái)應(yīng)用

①液壓調(diào)向平臺(tái)具有抽架、 支架調(diào)向以及頂板支護(hù)等功能，在實(shí)際應(yīng)用中調(diào)向平臺(tái)與預(yù)抽支架以及掩護(hù)支架之間采用液壓系統(tǒng)連接，抽架時(shí)先對預(yù)抽支架進(jìn)行降架，并利用牽引機(jī)構(gòu)將預(yù)抽支架拉至調(diào)向平臺(tái)，調(diào)向平臺(tái)通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對支架進(jìn)行調(diào)向。

②支架運(yùn)出工作面后調(diào)向平臺(tái)通過牽引機(jī)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)前移掩護(hù)支架，在移動(dòng)掩護(hù)支架時(shí)先對掩護(hù)支架進(jìn)行降架，然后利用調(diào)向平臺(tái)將掩護(hù)支架前移，前移步距為1.75 m。

（3）單軌吊運(yùn)輸

為了防止回撤通道受應(yīng)力作用出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，將原支架運(yùn)輸方式進(jìn)行優(yōu)化，采用單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)，在回撤通道頂板安裝單軌吊梁，吊梁與工作面煤壁布置間距為1.6 m，單軌吊梁每節(jié)長度為2.25 m，每節(jié)單軌吊梁采用三組長度為2.5 m，直徑為22 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿進(jìn)行固定；支架拉架且調(diào)向后利用單軌吊將支架運(yùn)出工作面。

3.2 支架回撤注意事項(xiàng)

（1）支架回撤前應(yīng)保證支架前方有足夠的調(diào)向空間，一般頂梁距煤壁間距不得低于3.5 m，并保證回撤通道底板平整，若底板松軟必須對底板采用混凝土澆筑，澆筑厚度為150 mm。

（2）為了便于拉出支架，在每架支架前方工作面煤壁與底板處施工一組拽拉錨桿，每組兩個(gè)錨桿，錨桿錨固后外露長度為0.3 m，同一組錨桿布置間距為0.5 m。

（3）由于支架回撤時(shí)回撤通道應(yīng)力加大，若局部區(qū)域頂板出現(xiàn)下沉、破碎時(shí)，必須采取注漿、施工組合錨索、錨索吊棚等支護(hù)措施進(jìn)行超前維護(hù)[8]。

（4）支架回撤后采用邁步帶壓擦頂式前移掩護(hù)支架，防止降架過程中出現(xiàn)頂板垮落顯現(xiàn)，相鄰掩護(hù)支架一次性邁步步距不得大于0.8 m。

3.3 應(yīng)用效果對比分析

（1）縮短了支架回撤周期

通過與1215 工作面支架回撤工藝對比，1216工作面液壓支架回撤周期大幅縮短，采用原支架回撤工藝，工作面回撤周期為33 d，而優(yōu)化回撤工藝后的1216 工作面液壓支架回撤工藝，支架回撤周期為24 d，支架回撤周期縮短了9 d，如表1 所示。

表1 支架回撤新工藝與傳統(tǒng)工藝支架回撤對比分析

（2）降低了回撤成本費(fèi)用

1215 工作面支架回撤成本費(fèi)用為167 萬元，而采用新工藝后支架回撤費(fèi)用為95 萬元，其中木垛及單體柱成本費(fèi)用減少了31.5 萬元，如表2 所示。

表2 支架回撤新工藝與傳統(tǒng)工藝支架

（3）降低支架回撤故障率

采用液壓支架回撤新工藝后，加快了支架回撤速度，在礦壓顯現(xiàn)前及時(shí)回撤支架，避免了因應(yīng)力顯現(xiàn)造成支架倒架、傾架現(xiàn)象[9]，同時(shí)新工藝中采用液壓調(diào)向平臺(tái)以及單軌吊可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提高了支架回撤安全系數(shù)以及支架回撤自動(dòng)化水平[10]，保證了工作面回風(fēng)斷面，避免了工作面無風(fēng)、微風(fēng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

司馬礦1216 工作面液壓支架回撤時(shí)采用新工藝后，解決了傳統(tǒng)支架回撤時(shí)效率低、 事故率高、設(shè)備故障率高等技術(shù)難題，提高了工作面液壓支架回撤效率，縮短了支架回撤時(shí)間，降低了支架回撤成本，保證了支架回撤安全，取得了顯著應(yīng)用成效。