综采工作面多掩护式专用支架回撤工艺

摘 要：介绍了神华神东公司大柳塔矿52306-2面7m大采高缩面回撤采用五掩护顺序回撤支架工艺及柳塔矿12114工作面5.5m大采高采用四掩护顺序回撤支架工艺，实践证明，在合理的采高范围内，使用此方法进行回撤支架在安全管理、施工工艺及降本增效上具有显著优势，为大采高综采工作面回撤工作积累了宝贵经验。

关键词：综采工作面；液压支架；回撤工艺；节约材料；关键技术

引言

在5.5m、6.3m、7m采高工作面液压支架回撤时，由于通道高度、宽度以及三角区空顶面积较大，液压支架回撤存在较大的安全隐患。目前5.5m、6.3m支架回撤采用比较普遍的工艺为三掩护支架回撤工艺。目前此工艺已不能满足5m及以上采高工作面液压支架的安全、有效、快速回撤。本着解决液压支架回撤过程中的安全隐患，减少支护材料用量，减轻工人劳动强度，降低了生产成本，提高了生产效率的原则，通过在大柳塔矿52306-2面7m大采高缩面回撤采用五掩护顺序回撤支架工艺，柳塔矿12114工作面5.5m大采高采用四掩护顺序回撤支架工艺。采用此工艺进行支架回撤，有效地减少支护材料用量，减轻工人劳动强度，降低了生产成本，提高了生产效率。以下从5.5m采高采用四掩护顺序回撤支架工艺、7m大采高五掩护顺序回撤支架工艺、支护方法、材料节约等方面介绍大采高液压支架回撤。

1 工作面概况：

1.1 大柳塔矿52306-2面7m大采高缩面

1.1.1 工作面位置及支架

大柳塔煤煤矿52306-2综采工作面北侧为52305工作面采空区，西侧靠近52煤辅运大巷，东侧靠近井田边界；工作面对应上覆为大柳塔井22煤22304、22305综采采空区及月牙渠煤矿，工作面长280.5m（净煤壁），此次缩面长92.5m，回撤ZY18000/32/70双柱掩护式液压支架47台。

1.1.2 工作面面煤层顶底板情况

1.1.3 工作面水文地质情况

1.2柳塔矿12114工作面

1.2.1工作面位置及支架

柳塔煤煤矿12114综采工作面位于井田西盘区12煤层，其东北方为12201工作面（已回采），东南侧为12102工作面（已回采），西北侧为12113工作面，主回撤方向为12101工作面（已回采），长278.4m（净煤壁），布置ZY8638/2.55/5.5双柱掩护式液压支架164台。

1.2.2 工作面面煤层顶底板情况

1.2.3 工作面水文地质情况

1、该区域分布A、B两个含水层。A为第四系松散层底部砂砾石层潜水含水层，由于大气降少，故补给条件较差。B为12煤以上基岩中中细砂潜水承压含水层，富水性较差，该层位顶部泥岩隔水层局部发育，故A、B含水层存在一定的水力联系；

2、工作面回采区域无地表水体和封闭不良钻孔，上覆松散层厚度15-45m，平均30.0m，基岩厚度85-125m，平均105m。回采后工作面导水裂隙带高度45m。

最大涌水量（m3/h） 50 正常涌水量（m3/h） 30

2 大采高顺序回撤支架工艺及新支护方法：

2.1 大采高回撤支架工艺基础---“回撤通道”工艺简述

在综采工作面回采停采线处，提前掘进出两条平行于综采工作面的辅助巷道，然后在两条辅巷之间，掘出5条联巷，就构成了“回撤通道”系统。靠综采工作面停采线的第一条巷道，是作为回采工作面液压支架回撤时的调向通道，又称“主回撤通道”，工作面要与此巷道贯通；外侧一条巷道是作为作面液压支架撤出时的辅助运输通道，又称“辅回撤通道”。主副回撤两通道间的距离一般为10-25m（根据综采工作面采高决定），各联巷中心距为50m；1-5联巷则成为工作面采取多头作业、分段回撤的安全出口。然后工作面和主回撤通道平行贯通，贯通后主回撤通道就作为回撤支架的空间。主回撤通道的作用是当工作面采到停采线时，不需要在支架前刻意的切割支架回撤时的调向空间。

2.2掩护支架特点：

专用掩护支架主要特点：①支架设计充分考虑了本支架与被回撤综采支架之间的相对空间关系，使回撤支架工作更加顺畅和安全；②双前连杆、整体后连杆的四连杆机构使支架具有较强抗偏载和水平载荷的能力；③整体较长顶梁设计，增加了对顶板的支护能力和范围，提供了较大的安全作业空间；④平衡千斤顶可调节顶梁角度，改善了支护的接顶效果；⑤刚性分体底座改善了接地支撑情况，配置起底油缸，利用摩擦系数差支架可以实现自移；⑥液压管路系统采用DN接口，能与神东矿区进口配件通用，方便配件组织，降低配件费用；⑦控制系统为具有遥控功能的电液控制系统，可以采用本架手动/本架电液控制/无线遥控等三种控制方式，先进，高效，安全；⑧电液控制系统采用蓄电池供电，适应搬家工作面工作条件；⑨在支架底座前端专门设计了用于绞车拉架的专用型、安全系数较高的特制高强度滑轮组，滑轮上设计了防止钢丝绳滑出结构，提高了拉架安全性；根据支架回撤工艺要求布置滑輪组，提高了回撤支架的效率；⑩ 回撤掩护支架的技术革新，减少了员工劳动强度，避免反复搬运滑轮；消除了断绳、飞滑、飞链等重大安全隐患。

2.3 大柳塔矿7m大采高五掩护顺序回撤支架工艺及支护方法

首先将缩面机尾拆解，将主回撤通道内40T回撤绞车及机尾侧5台专用掩护支架稳放到位后，开始正常回撤。各专用掩护支架型号及稳放位置：①主掩护：ZY18000/25.5/50D，支架宽：2050mm，顶梁长：5000mm；主掩护支架至煤壁200mm，掩护支架顶梁前端垂直于待回撤支架第二架（67#支架）；②副掩护：ZY18000/25.5/50D，支架宽：2050mm，顶梁长：5320mm；副掩护支架至主掩护支架800～1000mm，掩护支架顶梁前端垂直待回撤支架第一架（68#支架）；③三掩护：ZY9000/21/43，顶梁长：3070mm；三掩护支架距副掩护支架600～800mm，掩护支架顶梁前端与待回撤支架顶梁对齐（68#支架）；④四掩护：ZY9000/21/43，顶梁长：3070mm；四掩护紧靠三掩护，掩护支架顶梁与三掩护平齐（68#支架）；⑤五掩护：ZY9000/21/43，顶梁长：3070mm；五掩护支架紧靠四掩护支架，掩护支架顶梁与三掩护、四掩护平齐。根据现场实际观测，顶板相对完整，下沉量相对稳定，下沉速度为1.67～5.00 mm/h。因此选择大采高顺序回撤方法，以降低回撤期间的支护材料消耗。（图2）

（1）将绞车钢丝绳与通道内的支撑式支架大脚孔连接，使用绞车牵引将降下后的支撑式支架撤出主回撤通道，利用以上步骤回撤一定数量的支撑式支架（一般情况为2台），保证顶板适当的空顶面积和液压支架的调向空间。

（2）在边架和主掩护液压支架上挂设滑轮，使用40T起重小链将绞车钢丝绳与主掩护支架大脚孔连接，收紧绞车钢丝绳后，降下边架，通过液压支架的自爬和绞车的牵引配合，将边架拉出原有位置，并在其原有位置钢丝绳下方平行于专用掩护支架支设两根原木，并支设连锁木垛，调整液压支架姿势后，再利用框架式支架搬运车将支架搬运至指定地点。

（3）使用支架自爬和绞车牵引配合的方法，按五掩护、四掩护、三掩护的顺序步骤使五掩护、四掩护、三掩护顶梁前端紧靠下一台待撤支架的顶梁。然后根据步骤（2），回撤下一台待撤支架，待第二台待撤支架回撤完毕后，按五掩护、四掩护、三掩护、副掩护、主掩护的顺序将以上5台掩护支架分步拉到位，每步不得大于1500mm，拉到位后的掩护支架位置为掩护支架稳放位置。

2.4 柳塔矿5.5m大采高四掩护顺序回撤支架工艺及支护方法

待工作面“三机”（刮板机、转载机和破碎机）、采煤机回撤完毕，将主回撤通道内30T回撤绞车及两侧各4台专用掩护支架稳放到位后，开始正常回撤。各专用掩护支架型号及稳放位置：①主掩护：ZY12000/18/35D，顶梁长：5000mm；主掩护支架至煤壁200mm，掩护支架顶梁前端垂直于待回撤支架第二架（56#支架）；②副掩护：ZY12000/18/35D，顶梁长：5320mm；副掩护支架至主掩护支架800～1000mm，掩护支架顶梁前端垂直待回撤支架第一架（57#支架）；③三掩护：久益ZY9000/21/43，顶梁长：3070mm；三掩护支架距副掩护支架600～800mm，掩护支架顶梁前端与待回撤支架顶梁对齐（57#支架）；④四掩护：久益ZY9000/21/43，顶梁长：3070mm；四掩护紧靠三掩护，掩护支架顶梁与三掩护平齐。根据现场实际观测，顶板相对完整，下沉量相对稳定，下沉速度为1.1～6.00 mm/h。因此选择顺序回撤方法，以降低回撤期间的支护材料消耗。（图3）

（1）同2.2（1），不同之处在于支撑式支架数量一般为1台。

（2）同2.2（2），不同之处在于每撤6台支架不需要另外加设木垛及原木。

（3）使用支架自爬和绞车牵引配合的方法，按四掩护、三掩护的顺序分步骤使四掩护和三掩护顶端紧靠下一台待撤支架的顶梁，每步不得大于1500mm。按步骤（2）的方法回撤第二台待撤液压支架，待第二台支架回撤完毕，按四掩护、三掩护、副掩护、主掩护的顺序分步拉到位，每步不得大于1500mm，拉到位后的掩护支架位置为掩护支架稳放位置。

2.5 支架回撤注意事项：

1）严格执行敲帮问顶制度，每班开工前，班长必须对作业地点的安全情况进行全面检查，确认安全后，方准员工进入作业地点。

2）在支架回撤过程中，必须将侧护板截止阀全部关闭，此工作必须由支架操作工单独操作。

3）在支架回撤过程中，指挥人员在副掩护支架防护架后；当拉移掩护架时，指挥人员在待撤支架防护架后指挥。

4）在支架回撤过程中，要随时合理调整掩护支架，保证掩护架不歪斜、不挤架。

5）木支柱的支设应向采空区有一定的迎山角度。

6）发现顶网状况差时，要提前进行连网补网，防止网包撕裂漏矸影响支架回撤。

3 材料消耗分析

3.1 7m采高支架回撤

以7m米采高综采工作面计算

3.1.1 旧工艺使用四掩护顺序回撤支架

7m大采高回撤旧工艺采用四掩护顺序回撤支架，支架撤出后需支设连锁木垛及圆木支柱，如图4：

支设连锁木垛每2层用道木7根，平均支护高度为4.5m，每回撤一台7m支架需使用150*150**1500道木量：

式中 N—每个连锁木垛道木总数，根；

H—支护总高度，m；

h—每根道木厚度，m；

n—每2层道木总数，根。

3.1.2 新工艺使用五掩护顺序回撤支架

7m大采高回撤采用五掩护顺序回撤支架时，三角区网包更靠近采空区，支架撤出后需支设单木垛及圆木支柱，如图2：

支设单木垛每层用道木2根，平均支护高度为4m，每回撤一台7m支架需使用150*150*1500道木量：

式中 N—每个木垛道木总数，根；

H—支护总高度，m；

h—每根道木厚度，m；

n—每层道木总数，根。

依上述可得采用五掩护回撤7m支架时，每回撤一台支架，可节省51根道木，1根圆木。

3.2 3.5m、4m、5m、5.5m、6.3m采高支架回撤

以5.5米采高综采工作面计算

3.2.1 旧工艺使用三掩护抽芯撤架

旧工艺使用三掩护抽芯撤架，抽芯架撤出后在支架位置支护单木垛和三根圆木支护，平均支护高度为3.6m；边架撤出后每两个循环（4台支架）需在三角区支设单木垛及一根圆木支柱，平均支护高度为2.6m。如（图5）：

旧工艺每回撤4台支架（2个循环）使用道木总数：

式中 N—每个连锁木垛道木总数，根；

H—支护总高度，m；

h—每根道木厚度，m；

n—每2层道木总数，根。

采用三掩护抽芯工艺回撤5.5m支架时，每回撤一台支架平均消耗道木31根，圆木2根。

3.2.2 新工艺使用四掩护顺序撤架

使用四掩护顺序撤架，在头尾正常回撤支架中每回撤一台支架只需要支设两根圆木即可，无需木垛支护。平均支护高度为2.6m。全工作面只需要在支架开口、过联巷、回撤支架收口支设木垛。如（图3）：

道木使用量：本次支架回撤开口调掩护处的7支架后方进行了木垛支护，以便保证顶板完整性，顺利放入四掩护，该处使用了

道木。在过联巷口时为了防止空顶面积过大

在正对联巷的4-6架支架后方支设木垛。在

支架回撤收口处使用道木460根。本次由于在2#—3#联巷回撤过程中顶板网包破碎，发生了漏矸，将4掩护撤出改成3掩护回撤了近20架，在此期间支设木垛使用道木约500根。此次回撤共计使用道木1650根。比使用旧工艺节约3403根，节约率为67.5%。

圆木使用量：平均每架支设2根圆木。圆木使用累计（3.2米—3.6）326根。

采用四掩护顺序回撤，平均每架支设2根圆木。圆木使用量和旧工艺持平，道木使用量仅为旧工艺使用量的1/30。

4 结语

经以上分析，在7m大采高工作面回撤支架，采用五掩护顺序回撤支架，其余3.5m以上采高采用四掩护顺序回撤支架，可有效地减少支护材料用量，增加了支护强度，缩小三角区空顶面积，减少了人员在三角区支护时的安全隐患，降低了员工的作业强度和生产成本，提高了生产效率，达到降本增效的目的。

參考文献

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[3] 张在明，王艳军，王永峰，赵志清，李文君，赵磊，王烨，韩振敏，黄飞，利用四掩护支架回撤液压支架的方法.CN 102086769 B，2012（9）