综采工作面安全快速回撤研究

任旭涛

（山东东山古城煤矿有限公司，山东 济宁 272100）

1 铺柔性网顶板维护

聚酯纤维柔性网挂钢丝绳替代传统的铁丝网维护顶板。

综采工作面的大型设备的回撤对工作面的顶板支护强度要求较高，以往使用的铁丝防锈网，在液压支架回撤过程中，由于断面大，顶板下沉，往往造成铁丝防锈网破损，造成回撤困难。经过反复试验，综采工作面顶部网由聚酯纤维柔形网代替铁丝防锈网。聚酯纤维柔性网挂钢丝绳维护顶板抗压强、耐腐蚀，每平方米能够承受600kN的压力。聚酯纤维柔性网挂钢丝绳维护顶板，给综采工作面大型设备的回撤提供了基本的安全保障，是实现安全快速回撤的基本元素。

当工作面采完停止推进后，围岩移近量会有所增加，顶板较破碎，片帮加剧，要采取措施管理好顶板。采取聚酯纤维柔性网挂钢丝绳，加打锚杆（索）管理顶板。

（1）当工作面推进至距停采线13m时，开始沿工作面倾斜方向在煤壁处铺设柔性网，先起吊柔性网网边，用绞盘将网边拉至方格网处与金属网搭接为500mm，同时采用10#镀锌铁丝双股双排扣菱形联网，联网扣间距不得大于200mm。联网要铺平，网间搭接处必须都扣牢，要拧紧扣，在工作面两端头采用相同的方法将柔性网与端头顶网连接在一起。

（2）采用交错法移架：随采煤机割煤，移架时按支架编号依次先移奇数后移偶数架的顺序将支架移到位。移架时先将偶数号支架前探梁打开挑起柔性网，然后移奇数号支架，待奇数号支架拉移到位后，再将相邻偶数号支架前探梁收回并移架。移架结束后，利用手动绞盘将柔性网卷再次置于支架顶梁下方。

（3）钢丝绳铺设：距离停采线11.4m时，沿工作面全长在柔性网和支架顶梁之间开始铺设钢丝绳，绳头分别固定在上、下端头巷道肩或顶部锚杆上，每个绳头固定绳卡不得少于2个，并且在使用时要一反一正交叉使用（如果钢丝绳长度不足，需要接绳时，每次接绳固定绳卡子不得少于3个，同样要一反一正交叉使用）。之后，随推进以绳间距900mm继续铺绳，钢丝绳共铺设12条。钢丝绳规格为≥Φ22mm，长140m。钢丝绳必须拉直与网联为一体，采用14#镀锌铁丝，绑扎扣间距不得大于200mm，扣要拧紧。

（4）距支架前探板前300mm处打第一排锚杆，将柔性网同顶板一起锚固。按照与第一刀相同的方法割完第二刀、第三刀煤，打好第二、三排锚索加锚杆和第四排锚杆。顶板四排锚杆（索）打完后，继续沿煤帮挂塑料网，搭接200mm，直至将塑料网拖到底板。在煤壁自上而下打五排锚杆，第一排Φ22×2200mm树脂锚杆，第二排采用Φ22×2200mm的全螺纹锚杆，锚杆间距为1500mm，第三排、第四排采用Φ22×2500mm的树脂锚杆，间距为300mm，位置对应支架前立柱，第一、二、三、四排锚杆都配2卷MSCK2570型锚固剂。第五排采用Φ22×1500mm的全螺纹锚杆配1卷MSCK2570型锚固剂，间距为1000mm。第一排锚杆距顶板0.3m，第二排锚杆距第一排锚杆排距为0.8m，第三排锚杆距第二排锚杆排距为0.8m，第四排锚杆距第三排锚杆排距为0.3m，第五排锚杆距第四排锚杆排距0.65m。

2 支护被撤液压支架与掩护架之间的老塘区顶板

被撤液压支架与掩护架之间的老塘区顶板支护，由交替行走式单元液压支架支护替代单体支柱。该区支护是安全快速回撤的难点管理区域，以往多采用人工打单体支柱支护，单体支柱随着液压支架的回撤，回撤、支设频繁，后退路狭窄，很不安全。使用交替行走式单元液压支架代替单体支柱的优势：一是提高了老塘侧的支护强度；二是有效避免了人员进入老塘区域，只需远距离操作支架，便可实现老塘区的支护；三是提高了劳动效率。

（1）将两个交替行走式单元支架运至工作面，使用两个5t的手拉葫芦将其挪移至被撤液压支架与掩护架之间的老塘区，挪移时，影响的点柱必须采用先支后回的原则替换，直至将其挪移到老塘区内，接通阀组的管路，将其升起接顶。

（2）为维护好被撤液压支架与掩护架之间的顶板，先将交替行走式单元支架的内架降柱离顶，用其自身的拉移缸向前行走，行走1m后，将其升柱接顶，然后，外架降柱离顶，用内架的拉移缸将其拉移向前行走，直至外架将内架抱住，外架升柱接顶，依次交替行走式维护顶板。

（3）两个交替行走式单元支架的行走顺序是由内向外，它们之间的间距为300±100mm，它与被撤支架的相对位置以不咬架不空顶为宜，一般控制在200～300mm之间的范围。

3 大型液压支架回撤

工作面大型液压支架回撤，使用液压机械臂代替传统的回柱绞车配合铁滑车方式。采用机械臂配合高强度链条固定待收支架，采用液压操作阀柄一次将支架拉直待收位置。减少了绞车使用次数，减轻了绞车负荷，将三台掩护支架固定一体，实现自我移动。采用更为稳定的液压源为动力源，提高撤除液压支架时安全系数，减少绞车使用次数，减轻绞车及钢丝绳负荷。

（1）机械臂的安装：在掩护架的前探上，悬挂两个5t的手拉葫芦，葫芦钩头与机械手的横梁连接牢固，拉动葫芦，调整横梁使其与两个掩护支架的推移块对接，安装销轴、挡销及横销。在横梁上组装基座，使用12条M56的螺栓与横梁紧固好，基座安装完毕后，利用5t葫芦将摇摆座吊起，使其与基座对接，安装竖销及闭锁，安装提升油缸，再次将机械手臂吊起与摇摆座对接并安装对接销轴，并与提升油缸用连接销轴对接，再依次安装旋转油缸。安装完毕后，将操作阀组安装到对应位置，并与各油缸的管路连接，安装U型卡，接通进液，使其工作额定压力在20MPa。

（2）检查机械臂的各部件的连接状况，没问题后，接通机械臂的操作阀组的进液水管，操作旋转油缸，将外臂向待撤支架侧移动，拉移链紧链，再次操作机械外臂的提升油缸，机械外臂带动支架将支架底盘抬起，操作旋转油缸向煤壁侧旋转，外臂带动支架从原位置挪移到煤壁侧，操作阀组使内臂油缸向外伸展，使支架旋转调头，使用其他设备运送出。

4 应用效果

（1）2017年该矿在综采工作面开始实施综采工作面安全快速回撤项目的试验，实现了综采工作面支架撤除的新突破，成功提高了工作面支架撤除机械化程度，改善了支架回撤劳动强度，加快了工作面推进速度，提高了工作面撤除支架安全系数，从该工作面拆除液压支架取得成功后古城煤矿开始推广使用，先后在其他工作面的使用都取得了良好的效果。

（2）减人提效，工作效率高。综采工作面快速回撤工艺实行以来，工作面回撤支架人员由原来的8人缩减到6人。支架拆解硐室，支架拆卸由原来的6人缩减到4人，装车地点由原来的6人缩减到4人。整个工作面的回撤总人数由原来的24人缩减到18人，而支架回撤由原来的1架提高到3架，工作效率增加了3倍。回撤的总工期由原来的45d缩减至30d，给工作面正常接续提供了优质的条件。

（3）取得较好的经济效益。一方面，回撤期间，人工费300元/天，原来回撤一个工作面一个小班需要24人，45d的工期，需支付人工费用：24×3×300×45=972000元，回撤一个工作面一个小班需要18人，30d的工期，需支付人工费用：18×3×300×30=486000元，节约人工费用：972000-486000=486000元。一年按照回撤3个工作面计算，可节约人工费用486000×3=1458000元；另一方面，一个综采工作面正常在45d接续，现在采煤工区可提前15d进入工作面回采，每天出炭按照2000t，2000t/d×15d=30000t。每回撤、安装一个工作面，比以往可多出3万t煤炭，相对可提高产量3万t。

5 结语

古城煤矿对开采装备、煤层倾角等条件和工作面装备撤除期间顶板控制等方面进行了综合分析，采用铺柔性网代替金属网进行顶板维护，有效支护被撤液压支架与掩护架之间老塘区的顶板，使用液压机械臂进行大型液压支架的回撤，确定了新工艺的实施方法和推移方式、撤除间距、出架调向距离等主要参数，形成了一套完整高效的支架撤除工艺，有效降低了劳动强度，加快了撤除速度，增加了安全系数，具有推广价值和应用前景。