综采工作面支架回撤新工艺的应用

林治国，曹 峰，王龙飞，荣维涛

(济宁能源发展集团有限公司 义桥煤矿，山东 汶上 272511)

综合机械化采煤工艺是我国采煤工艺的重要发展方向，其中综采一次采全高采煤工艺应用广泛，它对地质条件适应性较强，操作技术易于掌握，组织生产较容易，但是综采设备特别是液压支架体积大、质量重、运输长，造成了综采工作面支架回撤难，尤其在顶板和煤壁破碎的情况下，不仅存在安全隐患多、材料消耗大、人员作业强度高及顶板事故多发等问题，而且造成回撤时间延长，严重的甚至还会发生人身伤亡事故，所以安全快速的综采支架回撤工艺成为了当前迫切需要解决的问题。

1 概 述

义桥煤矿6302工作面标高为-374.0～-300 m，走向长平均350 m，倾斜长约160 m，煤层为早二迭系山西组3煤层，煤层结构较简单，厚度较稳定。直接顶为灰白色细砂岩和深灰色砂质泥岩，基本顶为灰白色中、细砂岩，直接底为深灰色泥岩和灰白色细砂岩，基本底为深灰色泥岩和灰色细砂岩，地质构造复杂程度中等。综采一次采全高采煤工艺采用普通支架ZZ4800/18/38型103台，过渡支架ZZ5000/18/40型6台，超前支架ZQL2×4800/20/38型8台，其他机电设备若干。6302工作面设备重量见表1.

表1 主要设备组件的重量表

2 工作面支架回撤原工艺

以义桥煤矿4308工作面回撤支架为例，工作面共有支架67台，61台ZZ4800/18/38型，6台ZZ5000/18/40型，对液压支架进行整体回撤后在联络巷处进行支架解体、装车及运输。

1) 回撤工艺。

a) 支架调头用封帮锚杆、卸扣和推前溜滑块联接，通过油缸的伸缩将支架拉出，同时根据支架拉出位置逐渐改变锚杆固定位置，使支架逐渐拉出调正。b) 利用工作面机尾处稳车配合链条和专用钩子将支架拉移到机尾装车平台处装车。c) 用绞车把支架拖运至工作面机尾装车地点整体装车，用稳车把支架下放至上下顺联络巷，通过绞车将支架运至4306工作面安装地点。

2) 回撤工艺的缺点。

a) 安全隐患多。多次使用绞车提升运输和牵引支架，钢丝绳“三角区”要求多，增加提升运输系统的危险性。

b) 回撤速度慢，时间长。大量时间用在支架装封车和提升运输上，同时需要将支架牵引到装车平台处后才能装车，多次拖运，底板破坏严重。

c) 煤帮质量要求高。封帮锚杆多次重复利用，容易造成锚固失效，引起煤壁片帮。

d) 工人劳动强度大。工作面多处施工锚杆，需要人工多次牵引钢丝绳和更换钩头、推车。

e) 作业人员多，劳动效率低。单班6部绞车需要30人，3班提升运输需要90人。

3 工作面支架回撤新工艺

针对工作面回撤支架原工艺存在的问题，对6302工作面回撤工艺进行改进。6304工作面液压支架ZZ4800/18/38型103台和ZZ5000/18/40型6台，液压支架整体回撤。

1) 准备工作。

a) 停采时轨道顺槽超前支护距离不低于26 m，轨道顺槽靠煤壁6.0 m范围超前采用4.0 mπ型钢梁配合液压单体支柱(3.5 m或4.2 m)架棚支护顶板，当π型钢梁下方不能正常支设单体液压支柱时，采用d18 mm×5 000 mm锚索配合厚度不低于20 mm钢板固定；6 m以外采用超前支护支架进行支护，胶带顺槽超前支护距离不低于20 m，采用π型钢梁(3.4 m或4.0 m)配合液压单体支柱(3.5 m或4.2 m)架棚支护顶板。机头端头采用3.4 mπ型钢梁、液压单体支柱架棚和液压支架共同支护顶板，当钢梁一端搭接在液压支架上方时，保证一梁不少于两柱，关门支柱间距不得大于0.4 m. 6302综采工作面两端头及两巷超前支护示意图见图1，机尾支护示意图见图2.

b) 6302工作面至6304工作面施工2 000 m单轨吊梁，组装DC210Y和DC260Y两台防爆柴油机单轨吊机车(图3).起呆梁在驾驶室外侧，布置在驱动部中间，同时增加制动装置。

图1 两端头及两巷超前支护示意图

图2 机尾支护示意图

c) 机尾处施工一绞车硐室，并安装绞车，提前规划支架运输线路(图4).

d) 6304工作面掩护架前组装TYH型液压支架调移装置，液压支架调移装置示意图见图5. 工作过程：首先把基座固定在横梁上，通过旋转油缸带动摇摆座转向需要拉动液压支架的一侧，吊环和液压支架之间通过链条连接，提升油缸将调移装置外臂提升，带动调移装置内臂上的吊环一起上提，通过链条带动煤矿综采设备上提。旋转油缸带动摇摆座反向转动，通过销轴连接传力到调移装置外臂和调移装置内臂，调移装置内臂带动吊环，通过链条拉着支架一起移动；拉到位置后，旋转油缸停止运动，外臂内的拉伸油缸带动调移装置内臂向外拉伸，调移装置内臂带动吊环，通过链条拉着煤矿综采设备一起移动，煤矿综采设备向其侧向偏移到一定角度，用绞车将煤矿综采设备拉出，并运送出去。

2) 支架回撤工艺。

a) 调移装置放置在横梁上，与横梁销轴连接，横梁与掩护支架的推溜缸连接固定。使用时，操作控制手柄，控制提升油缸提升大臂，带动待撤支架向上运动，前端略高于底板。操作控制手柄，控制一侧旋转油缸拉伸，另一侧旋转油缸收缩，使大臂向停产线一侧摆动，带动待撤支架向前面拉出1.5～2 m. 操作控制手柄，控制中间大臂内拉伸油缸将内臂伸出，使待撤支架侧向偏转一定角度。用稳车将液压支架拉出，并单轨吊运送出去，完成撤除。

b) 用掩护支架向前推移，调移装置随横梁向前移动，实现调移装置的自移。

c) 利用机尾硐室处的绞车将支架向前拖运15～20 m后，停止拖运。

d) 将DC210Y或DC260Y防爆柴油机单轨吊机车开至6304工作面，单轨吊机车起重梁位于支架上方时停止，然后利用2个卸扣将支架过桥和起重梁护板相连，同时用2串20环d26 mm×92 mm链条将护帮另一侧和两摆杆相连。

图3 组装后的单轨吊机车图

图4 6302回撤支架运输线路图

图5 液压支架调移装置示意图

e) 检查连接合格后，利用单轨吊机车的起吊系统将支架整体起吊。

f) 将支架运至6304工作面安装地点后进行安装。

4 结 语

与工作面支架原回撤工艺对比，新回撤工艺有以下优点：

1) TYH型液压支架调移装置只需安装一次，使用时操作操纵阀柄，操作方便灵活；牵引力大，直接一次抽出液压支架，效率高，减少了工人劳动强度；利用煤矿采掘工作面使用的乳化液作为动力源，动力源简单；减少绞车使用次数，提高安全系数；实现调移装置的自移。

2) 单轨吊和机械手的配合使用，3班共减少90余人，节省直接费用70万元；减少使用绞车5部，节省钢丝绳1 000多米，减少使用费用3万元。

3) 加快了6302工作面回撤和6304工作面安装进度，提前15天完成，缓解了矿井生产压力，提高了经济效益，降低了安全隐患。