郭延強(qiáng)

（兗礦能源集團(tuán)股份有限公司綜機(jī)安撤中心，山東 鄒城 273500）

當(dāng)前綜采一次采全高采煤工藝在我國煤礦開采實(shí)踐中應(yīng)用較為廣泛，具有組織生產(chǎn)容易、操作技術(shù)簡便、對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是該采煤工藝中的液壓支架等綜采設(shè)備因體積大、質(zhì)量重、運(yùn)輸路程長等因素，導(dǎo)致工作面支架回撤困難。而支架回撤是每個(gè)綜采工作面都必須經(jīng)歷的一個(gè)環(huán)節(jié)，且回撤支架的速度直接關(guān)系到回撤安全，影響煤礦開采效率。兗礦能源集團(tuán)鮑店煤礦井下綜采工作面支架原回撤主要使用絞車牽引方式進(jìn)行支架擺向和掩護(hù)架的牽引，在工作面支架回撤工藝中存在回撤效率慢、工作人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、惡化工作環(huán)境等問題，進(jìn)而造成了工作面回撤時(shí)間長，常發(fā)生人身傷害等安全事故。因此，為提高工作面支架回撤效率，實(shí)現(xiàn)支架安全快速的回撤，兗礦能源集團(tuán)綜機(jī)安撤中心設(shè)計(jì)一種用于井下綜采工作面的支架快速回撤新工藝[1-4]。在5312 工作面進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，效果理想。

1 概況

1.1 工作面情況

兗礦能源集團(tuán)鮑店煤礦位于山東省鄒城市境內(nèi)，井田跨兗州、鄒城兩市，處于兗州煤田西部中段。井田走向長7.5 km，傾斜寬5 km，面積約37 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量6.2 億t，可采儲(chǔ)量3.36 億t，核定年生產(chǎn)能力600 萬t，服務(wù)年限17 a，為兗礦能源集團(tuán)旗下主力礦井之一。鮑店煤礦設(shè)主副立井及南北風(fēng)井，現(xiàn)主采山西組3 煤（3上、3下），水文地質(zhì)和其他開采條件簡單，生產(chǎn)、通風(fēng)、排水、防滅火、供電、安全監(jiān)測監(jiān)控等系統(tǒng)完善，為全面綜采（綜放）現(xiàn)代化礦井。

鮑店煤礦5312 綜放工作面位于五采區(qū)東翼，工作面走向長度523 m，傾斜長度175 m，煤層走向?yàn)槟媳弊呦颉? 煤層厚度為8.12～9.58 m，平均厚度8.65 m，煤層傾角1°～5°，平均傾角3°，煤的密度為1.36 t/m3。直接頂為厚度3.44 m 的粉砂巖，深灰～灰黑色，塊狀，發(fā)育斜層理及裂隙；基本頂為厚度8.36 m 的粉細(xì)砂巖互層，深灰色，微波狀層理；直接底為厚度2.5 m 泥巖，灰色～深灰色，致密，塊狀，局部具有厚約0.3 m 碳質(zhì)泥巖；基本底為厚度19.1 m 的中、細(xì)砂巖。

1.2 支架回撤工藝分析

鮑店煤礦5312 工作面為智能化工作面，采用MG300/730-WD 型交流電牽引采煤機(jī)，SGZ764/500前后部刮板輸送機(jī)，SZZ1350/525 型順槽用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，ZF13000/25/38 型放頂煤液壓支架98 架，過渡架ZF13000/27.5/42 型7 架，ZQL2×22500 型超前液壓支架8 架。鮑店煤礦以往工作面的支架回撤主要使用絞車牽引方式進(jìn)行支架擺向和掩護(hù)架的牽引，具體為利用絞車鋼絲繩牽拉液壓支架前爬、調(diào)向，并拉至聯(lián)巷口。但由于綜采工作面現(xiàn)場存在頂?shù)装宀黄?、頂板壓力增加和作業(yè)空間受限等因素，制約絞車的正常使用，同時(shí)存在一定的安全隱患，影響綜采工作面回撤進(jìn)度和現(xiàn)場安全管控。根據(jù)生產(chǎn)接續(xù)安排，5312 工作面綜采設(shè)備經(jīng)檢修后轉(zhuǎn)5315 工作面使用，為有效縮短綜采設(shè)備安裝回撤工期，實(shí)現(xiàn)安全快速高效回撤，本項(xiàng)目組有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了工作面支架快速回撤工藝。

2 工作面原支架回撤工藝

以鮑店煤礦7302 工作面支架回撤為對(duì)象，對(duì)鮑店煤礦工作面支架原回撤工藝進(jìn)行分析[5-7]。7302 工作面有ZF13000/25/38 型放頂煤液壓支架75 架，ZF13000/27.5/42 型 端 頭 液 壓 支 架6 架，ZQL2×22500 型超前液壓支架5 架。

2.1 原支架回撤工藝分析

鮑店煤礦支架原先主要采用傳統(tǒng)回撤工藝，主要工藝流程：

1）支架調(diào)頭用封幫錨桿、卸扣和推前溜滑塊連接，通過油缸伸縮將待撤支架進(jìn)行拉出，同時(shí)可根據(jù)支架不同位置從而調(diào)整錨桿的固定位置，可有效保證待撤支架的逐漸拉出并進(jìn)行調(diào)正。

2）采用JSDB-19 絞車配合導(dǎo)向滑輪、鏈條、鉤子，將待撤支架拉移至機(jī)尾裝車平臺(tái)處等待裝車。

3）用JH-20 型回柱絞車將待撤支架拖運(yùn)至機(jī)尾位置進(jìn)行整體裝車，用JSDB-19 絞車將待撤支架下放聯(lián)絡(luò)巷，采用JH-20 型回柱絞車將支架運(yùn)至7304工作面支架待安裝位置。

2.2 原支架回撤工藝缺點(diǎn)

從7302 工作面支架回撤工藝可知，原回撤工藝存在較多缺點(diǎn)和問題，主要表現(xiàn)在以下方面：

1）原支架回撤工藝安全隱患多、危險(xiǎn)系數(shù)高。在原支架回撤工藝中，需要多次采用回柱絞車提升運(yùn)輸和牽引支架，人工操作作業(yè)次數(shù)較多，因此在人工操作時(shí)存在和帶來較多的安全隱患。掩護(hù)支架數(shù)量多，采空區(qū)掩護(hù)架由大面積三角區(qū)形成，采用多根單體支柱進(jìn)行支設(shè)提高頂板穩(wěn)定性時(shí)，易導(dǎo)致死架（柱）、壓架（柱）等事故發(fā)生，危險(xiǎn)系數(shù)高。原支架回撤工藝的設(shè)計(jì)從理論上來講，就存在較多的安全隱患，鮑店煤礦在原支架回撤作業(yè)中發(fā)生過多起安全事故，造成了工作人員的受傷，經(jīng)濟(jì)損失較大。

2）原支架回撤工藝速度慢、效率低、時(shí)間長。在回撤時(shí)，支架裝封車和提升運(yùn)輸需要花費(fèi)大量時(shí)間，同時(shí)需要將支架牽引到裝車平臺(tái)位置后才能實(shí)現(xiàn)裝車，多次拖運(yùn)會(huì)導(dǎo)致底板嚴(yán)重破壞，需要對(duì)通道中底鼓區(qū)域進(jìn)行起底，起底厚度為0.5～1 m，消耗時(shí)間較長。原支架回撤工藝時(shí)間長，抽架時(shí)需對(duì)支架重復(fù)調(diào)節(jié)，會(huì)消耗大量時(shí)間，進(jìn)一步影響開采效率。

3）原支架回撤工藝對(duì)煤幫質(zhì)量要求較高。在支架回撤作業(yè)中，封幫錨桿多次重復(fù)利用容易導(dǎo)致錨桿錨固段在巖體內(nèi)不能形成有效錨固力，造成煤壁片幫。鮑店煤礦原支架回撤作業(yè)中發(fā)生過多次煤壁片幫，給開采和運(yùn)輸造成困難。

4）原支架回撤工藝工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。在工作面多處需要施工錨桿，多次需要人工牽引鋼絲繩，在安拆過程中，必須有十幾名工作人員一邊清煤、一邊幫助絞車?yán)\(yùn)設(shè)備，煤灰彌漫，還存在絞車鋼絲繩崩彈傷人的安全隱患。

5）原支架回撤工藝作業(yè)人員多，工作效率低。原回撤中絞車作業(yè)一個(gè)單班需要安排28 人，1 個(gè)圓班需要安排84 人，回撤過程自動(dòng)化程度低，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。

3 工作面支架快速回撤新工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

對(duì)鮑店煤礦原支架回撤工藝存在問題進(jìn)行分析，以5312 工作面為實(shí)施對(duì)象，設(shè)計(jì)支架快速回撤新工藝，對(duì)液壓支架進(jìn)行回撤運(yùn)輸。5312 工作面需回撤運(yùn)輸ZF13000/25/38 型放頂煤液壓支架98 架，過渡架ZF13000/27.5/42 型支架7 架。

3.1 支架快速回撤新工藝的設(shè)計(jì)思路

1）超前謀劃部署。鮑店煤礦成立以礦長牽頭的回撤領(lǐng)導(dǎo)小組，牢固樹立事故超前預(yù)控思想，圍繞頂板壓力、回撤路線、設(shè)備拆解、吊裝掛運(yùn)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判；排查液壓支架、“三機(jī)”等設(shè)備回撤過程中存在的安全隱患；針對(duì)頂板破碎、底板軟化、冒落區(qū)多的惡劣地質(zhì)條件，開展專題研究，采取安防措施，提升安全水平；從人員組織、施工作業(yè)、安全防護(hù)、物料供應(yīng)等方面科學(xué)謀劃、精心組織，精準(zhǔn)研判，靶向施策，超前部署，充分做好回撤前期準(zhǔn)備工作。

2）創(chuàng)新工藝流程。鮑店煤礦充分調(diào)研煤礦機(jī)械發(fā)展形勢，結(jié)合實(shí)際情況，優(yōu)選回撤調(diào)向平臺(tái)、回撤車和支架搬運(yùn)鏟板車等礦用機(jī)械化設(shè)備，優(yōu)化工藝流程，支架回撤環(huán)節(jié)用整體運(yùn)輸方式取代絞車死拉硬拽、單體柱蹬靠的傳統(tǒng)作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了抽架、調(diào)向、裝車、升井的集中機(jī)械化操作。新工藝、新裝備的應(yīng)用，使支架回撤效率提高了兩倍，規(guī)避了設(shè)備拆解組裝任務(wù)繁重、作業(yè)人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大及交叉作業(yè)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，在提高作業(yè)效率的同時(shí)，降低了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了操作人員數(shù)量，提升了作業(yè)安全系數(shù)。

3）強(qiáng)化措施落實(shí)。根據(jù)新工藝、新設(shè)備技術(shù)要求，鮑店煤礦結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，認(rèn)真編制《5312 工作面設(shè)備回撤專項(xiàng)安全技術(shù)措施》和《5312 工作面設(shè)備回撤作業(yè)規(guī)程》，配套實(shí)施《5312 工作面設(shè)備回撤工作安全考核細(xì)則》，堅(jiān)持“穩(wěn)”字當(dāng)頭，持續(xù)擴(kuò)大安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控范圍和現(xiàn)場防范力度，優(yōu)化生產(chǎn)組織，細(xì)化作業(yè)規(guī)程，規(guī)范操作程序，定崗定責(zé)定人，強(qiáng)化現(xiàn)場管控，嚴(yán)格落實(shí)崗位責(zé)任，持續(xù)保持“安全隱患排查到位、關(guān)鍵工序強(qiáng)調(diào)到位、人員操作執(zhí)行到位、安全措施落實(shí)到位”四到位態(tài)勢，實(shí)現(xiàn)了安全高效回撤。

3.2 支架快速回撤新工藝設(shè)計(jì)

3.2.1 支架回撤前的準(zhǔn)備工作

1）停采時(shí)5312 工作面軌道順槽、膠帶順槽超前支護(hù)距離分別為26 m、20 m。軌道順槽靠煤壁0～6.0 m 范圍頂板超前支護(hù)使用4.2 m DW20-350/100X 懸浮式液壓單體支柱+DFB2400-300π 型鋼梁架棚支護(hù)。當(dāng)π 型鋼梁下方不能支設(shè)單體液壓支柱時(shí)，采用“錨索Φ18 mm×L5000 mm 鋼絞線+25 mm 鋼板”進(jìn)行固定。軌道順槽煤壁6 m 外范圍頂板采用超前支護(hù)支架支護(hù)。膠帶順槽頂板超前使用4.2 m DW20-350/100X 懸浮式液壓單體支柱+DFB2400-300π 型鋼梁架棚支護(hù)。機(jī)頭端頭頂板采用“DW20-350/100X 懸浮式液壓單體支柱+DFB2400-300π 型鋼梁+液壓支架支護(hù)。5312 工作面兩端頭及兩巷超前支護(hù)如圖1，機(jī)尾支護(hù)如圖2。

圖1 兩端頭及兩巷超前支護(hù)示意圖（mm）

圖2 機(jī)尾支護(hù)示意圖

2）在5312 工作面回撤至5315 工作面線路上敷設(shè)單軌吊梁，長度為2150 m。單軌吊梁直接敷設(shè)到工作面掩護(hù)架處，組裝兩臺(tái)DC260/160Y 防爆柴油機(jī)單軌吊機(jī)車，起吊梁在駕駛室外側(cè)，布置在驅(qū)動(dòng)部中間，同時(shí)增加制動(dòng)裝置。建立單軌吊網(wǎng)絡(luò)化輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，可以一次性吊運(yùn)回撤液壓支架至拆解硐室進(jìn)行拆解。

3）在機(jī)尾位置施工絞車硐室，安裝JSDB-19絞車一部，并規(guī)劃支架運(yùn)輸線路。

4）組裝TYH-600 型液壓支架調(diào)移裝置。該液壓支架調(diào)移裝置主要由牽引調(diào)向平臺(tái)、運(yùn)輸轉(zhuǎn)向平臺(tái)、轉(zhuǎn)載平臺(tái)、操縱閥、千斤頂及液壓系統(tǒng)等幾部分組成，可折疊至最小尺寸運(yùn)輸，在井下安裝便捷。可用于液壓支架的抽架、調(diào)向、運(yùn)輸及轉(zhuǎn)載，代替原回撤工作中用絞車直接在底板上拖拉支架的傳統(tǒng)回撤方式。

3.2.2 支架快速回撤新工藝

1）將液壓支架調(diào)移裝置放置在橫梁上，與橫梁銷軸連接，橫梁與掩護(hù)支架推溜缸連接固定，待撤支架收起；錨鏈鉤于支架前端，操作手柄將待撤支架向上運(yùn)動(dòng)至相應(yīng)位置；操作手柄將待撤支架旋轉(zhuǎn)拉出1.8 m；操作手柄將待撤支架側(cè)向偏轉(zhuǎn)一定角度?；爻分醒谧o(hù)用支架向前推移，TYH-600 型調(diào)移裝置可隨橫梁自移。

2）采用機(jī)尾硐室處的JSDB-19 穩(wěn)車配合導(dǎo)向滑輪將支架拉出，并向前方拖運(yùn)約20 m 距離。

3）將DC260/160Y 型單軌吊機(jī)車開至工作面待撤支架位置處，用卸扣將待撤支架過橋和起吊梁護(hù)板固結(jié)一起，用完好的Φ26 mm×92 mm 鏈條將護(hù)幫另一側(cè)和兩擺桿相連，保證懸掛鏈條垂直于水平線。

4）檢查合格后，采用起吊梁和電動(dòng)葫蘆將待撤支架起吊到合適高度后，開動(dòng)單軌吊將待撤支架運(yùn)送至5315 工作面安裝地點(diǎn)，支架回撤工作完成。

3.3 效果及效益分析

3.3.1 效果分析

鮑店煤礦在搬家倒面過程中，大力推廣應(yīng)用支架回撤工藝新設(shè)備、新技術(shù)，支架快速回撤新工藝在5312 工作面支架回撤中進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，效果理想。5312 工作面106 架支架回撤工作從2021 年9 月1 日乙班開始至9 月12 日甲班結(jié)束，僅用12 d高效完成直接拆、裝、動(dòng)及收口任務(wù)，對(duì)比原來回撤工藝提前5 d，解決了支架回撤時(shí)間過長難題。綜采工作面支架快速回撤新工藝的應(yīng)用，有效地解決了液壓支架原回撤工藝中回撤困難、危險(xiǎn)性大、周期長等問題，自動(dòng)化程度提高，大幅度消除了支架回撤中的安全隱患，保障了礦工生命安全，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了快捷、安全、可靠、高效回撤支架。

3.3.2 效益分析

1）安全效益。支架快速回撤新工藝減少5 部絞車，比原來人工絞車作業(yè)提高了支架回撤安全系數(shù)。應(yīng)用掩護(hù)支架有效減小空頂面積，提高了支護(hù)強(qiáng)度，消除了漏矸、冒頂危險(xiǎn)，提高了安全穩(wěn)定性。在5312 工作面支架回撤期間，杜絕了皮外傷等安全事故。

2）社會(huì)效益。TYH-600 型液壓支架調(diào)移裝置和DC260/160Y 防爆柴油機(jī)單軌吊機(jī)車等新設(shè)備應(yīng)用，實(shí)施了機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人理念，提高了支架回撤自動(dòng)化程度，大幅度減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，社會(huì)效益顯著。

3）經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)比原支架回撤工藝，5312 工作面使用支架快速回撤新工藝，僅單軌吊配合調(diào)移裝置一項(xiàng)，每班可減少作業(yè)人員12 名，三班減少36 名，節(jié)約人工費(fèi)用約15 萬元，還節(jié)省其他費(fèi)用約20 萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)論

以鮑店煤礦7302 工作面支架回撤為對(duì)象，對(duì)原支架回撤工藝進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)原支架回撤工藝存在回撤效率慢、工作人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。為提高支架回撤工藝，鮑店煤礦探索煤炭安全綠色智能化生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝，以“裝備優(yōu)、用人少、效率高、效益好、安全有保障”為目標(biāo)，實(shí)施機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人，在撤除5312 工作面支架期間，設(shè)計(jì)并應(yīng)用了支架快速回撤新工藝，使用液壓支架調(diào)移裝置和單軌吊機(jī)車設(shè)備為基礎(chǔ)，支架回撤僅用12 d 完成，大大提高回撤效率，創(chuàng)建礦以來撤架最高紀(jì)錄，節(jié)省費(fèi)用35 萬元。此項(xiàng)快速回撤新工藝的使用，不僅縮短了綜采工作面撤除工期，還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，減少了設(shè)備租賃資金，安全保障大幅提升，也為同類工作面安全高效回撤作了有益探索。