三角区掩护支架组技术应用与研究

摘要：本文首先探讨了支架回撤支护工艺，其次分析了三角区掩护支架组设计与应用，最后总结了三角区掩护支架组的优势及应用注意事项。为三角区掩护支架组的应用提供了参考。

关键词：液压支架回撤;三角区掩护支架组;无木料支护

中图分类号：TD355    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）02-0000-00

0 引言

在辅巷多通道工艺回撤液压支架时，根据不同的采高和贯通条件，掩护支架最多布置四至六台，当前木料支护较以前大大减少，但三角区维护仍需大量木料。在三角区进行木料支护存在安全系数低、人工投入多、劳动强度高等缺点，因此其已不能适应现代矿井安全发展的需要。通过对三角区掩护支架组的研发，有效解决了末端掩护支架拉移和待撤支架与掩护支架之间三角区支护的关键技术问题，极大的缩小了三角区面积，使支架的支护强度更高、更安全可靠，同时在正常回撤支架期间，实现了无木料的支护。

1 支架回撤支护工艺

支架回撤是综采工作面搬家倒面中的关键环节，是决定搬家倒面速度及效益最重要的因素。随着煤矿开采技术水平的提高，现有支架回撤支护工艺已不能满足安全高效、降本增效的需求。神东矿区应用的多通道多辅巷支架回撤技术，能够实现多点平行作业，达到相对快速回撤的目的，但三角区的支护一直是回撤支架的一个难点，一般综采工作面液压支架回撤时，采用木料支护，支护的高度越高、顶板压力越大消耗的木料越多。随着顶板的垮落，支护材料无法实现回收，造成大量木料的浪费。此外，木料支护强度小、空顶面积大，给安全生产带来了很多不稳定因素。

在原有辅巷多通道支架回撤工艺中，三角区支护主要依靠木料支护，经过十多年的发展，掩护支架数量已经发展到五台，支护强度有所增加，木料使用大大减少。新辅巷多通道支架回撤工艺是通过布置专用三角区掩护支架组和主副掩护支架或三掩护相互配合的一种新型支架回撤工艺。与原有支架回撤工艺相比，其本质区别是：用末端掩护支架代替木料支护，支护强度更高;三角区掩护支架组通过迈步横梁实现自移，能够有效的提高三角区回撤作业人员的安全系数，保障作业人员的操作安全。同时，节省大量材料，避免造成资源浪费，还能够实现快速安全回撤液压支架的目的。

2 三角区掩护支架组设计与应用

2.1 三角区掩护支架概况

三角区支架组包括ZY12000/18/35D型支架2架，ZY12000/16.5/30D型支架1架，支架组在回撤端头布置时ZY12000/16.5/30D型支架布置于回撤端头靠近三角区一侧，其余两架与其并排布置，与待撤支架垂直布置且位于待撤支架内部，三角区掩护支架组布置方式如图所示，主掩护称之为1#掩护支架，副掩护支架称之为2#掩护支架，依次排列为3#、4#、5#掩护支架。ZY12000/16.5/30D型支架顶梁两侧分别设置固定和伸缩侧护板，并可实现左右互换。支架组安装时，根据左、右工作面回撤布置要求，调整侧护板位置，将活动侧护板布置在靠近三角区一侧。如图1所示：

2.2 三角区掩护支架组的稳放

稳放掩护支架需绞车和蓄电池支架搬运车配合作业，稳放掩护之前将影响行车的垛式支架撤出，注意不能撤出过多，以防止出现顶板空顶过大情况。1#、2#掩护支架稳放与传统的稳放掩护方式相同，回撤工作面支架5至6台后，开始稳放3#、4#、5#掩护支架。

贯通条件较好，无特殊状况，为加快回撤速度、合理利用空间，一般选取中部联巷作为开口位置。稳放掩护支架之前，首先将一侧掩护支架位置的垛式支架回撤，不能将两侧的垛式支架同时撤出，采用一边回撤一边稳放的方式，减小空顶面积;利用蓄电池式支架搬运车，从就近的联巷分别运输主、辅掩护支架到回撤通道内做两侧的掩护支架;借助绞车和蓄电池支架搬运车调整主、辅掩护支架位置，为稳放3#、4#、5#掩护支架，预留出对应回撤支架空间。

从开口联巷依次撤出3至4台支架撤，留出稳放3#、4#、5#掩护支架位置，遇到顶板压力大，三角区网包大，回撤支架困难时可增加动滑轮数量，并加强支护，提高支护高度;用相邻联巷绞车拉移和1#、2#掩护支架的自爬，从相邻联巷进车，用蓄电池支架搬运车搬运3#掩护支架至安设位置，调整掩护支架;用同样的方法依次将5#支架放到位，最后稳放4#掩护支架;调整3#、4#、5#掩护支架位置，将3台支架对齐;掩护支架稳放完毕后，安装三角区掩护支架组的迈步横梁。与传统的四掩护相比，增加的第五台掩护支架更靠近三角区，5#掩护支架越靠近三角区，控顶面积越大，安全系数越高。

2.3 三角区掩护支架组的位置

三角区掩护支架组布置好后，利用4#掩护支架控制掩护支架组的位置，4#掩护支架的推移杆应与待撤支架的船头线相齐，保证5#掩护支架的支护范围不低于待撤支架尾梁的1/2。掩护支架越靠近三角区，一方面越利于待撤支架的回撤;另一方面，使得5#掩护支架的拉移变得比较困难，因此合理的掩护支架的位置十分重要。

2.4 三角区掩护支架组的自移

三角区掩护支架组越靠近三角区，发挥的安全效益和经济效益愈明显，同时越靠近三角区拉移掩护支架的难度越大。传统四掩护支架回撤工艺中，四台掩护支架可以通过绞车和导向滑轮来拉移，布置5#掩护支架后利用绞车拉移已不能实现。

通过设计迈步横梁实现支架自移，设计原理是通过两台支架为支点固定迈步横梁，第三台支架以迈步横梁为支点，利用自身的推移杆实现支架自移。推出迈步横梁前，应及时处理邁步横梁前部地面浮煤、杂物;设定成组功能，触发相应功能按键实现支架组同步推迈步横梁;迈步横梁推出后，若需小幅调整迈步横梁位置，可通过单架操作进行调整。支架组同步推迈步横梁时，应使用遥控器进行远程操作，确保安全和效率。迈步横梁推移到位后，开始拉移三角区掩护支架组。操作支架时，保证支架的本架进液截止阀处于打开状态，电液控制系统处于正常状态，急停后及时复位;观察架间有无胶管、电缆挤压等情况，避免移架过程中对胶管、电缆等造成损坏;移架过程应采用邻架控制或遥控器远程控制;移架时应先移中间支架，待中间架拉移到位，支架接顶后，应及时调整平衡千斤顶，使支架达到最佳支撑效果。升紧后，依次拉移5#、3#掩护支架。拉移任一台掩护支架时，可通过支架底座两侧调架横梁调整支架位置，防止支架在拉移过程中出现刮卡现象。靠近三角区侧支架移架前，若顶网状况不好，可支设木料进行预先支护，再进行移架操作。

三角區掩护支架组拉移顺序十分重要，如果首先拉移5#掩护支架，拉移过程中受三角区水平方向力的作用，5#掩护支架易向外侧偏移，极易与4#掩护支架发生咬架，处理起来难度很大，因此选择首先拉移4#掩护支架，4#掩护支架拉移在前，能够限制5#掩护支架位置。

3 三角区掩护支架组优势

辅巷多通道支架回撤工艺中，回撤支架的方式有两种，抽芯式和顺序式。早期支架回撤工艺中，在贯通质量良好，挂网比较完整、压力较小情况下，一般选择抽芯方式回撤支架，支架撤出后需要在原位支设木料，然后回撤边架并进行木料支护，最后拉移掩护支架，跨距为两台支架中心距。抽芯方式回撤支架木料支护多，掩护支架拉移跨距大，基于上述两点选择顺序回撤支架方式，配合新辅巷多通道回撤工艺，正常支架回撤期间可实现无木料支护。

（1）在三角区原木料支护的位置增加一台掩护支架，增加了三角区支护范围，有效的控制了三角区，提高了支护强度及安全系数，同时更有利于支架的撤出，正常支架回撤期间，实现了无木料支护。（2）首次使用迈步横梁，实现三角区掩护支架组自行拉移，解决了末端掩护支架的拉移问题。（3）利用顺序回撤支架的方式，将掩护支架拉移的距离由两台支架中心距减少为一台支架中心距，跨距减少一半，使掩护支架的拉移更安全、方便，同时能够更好的控制掩护支架前方的网包，大大降低了漏矸、撕网的状况。（4）三角区掩护支架组更靠近三角区，更容易控制三角区，同时给拉移掩护支架创造有利条件。使用传统布置的掩护回撤支架时，只有一台掩护支架在末采时所挂的网片（称之新网）之下，4#掩护支架降架、拉移、升起这一循环过程中，末端掩护支架上部的顶板仅依靠压网锚索和网片支撑，目前设计的压网锚索跨度较大，加之采高越大，支架顶板压力大，遇顶板破碎，因此很容易发生撕网、漏矸，末端掩护支架拉移困难等情况。使用三角区掩护支架组后，三台掩护支架同时位于新网之下，可形成交叉保护，末端掩护支架的拉移更为安全、快速。（5）贯通后，三角区掩护支架组布置的位置一般都有一定的台阶，掩护拉移过程中支架总会出现左右移位，容易引起刮卡、咬架等情况，因此处理起来难度很大。以前采用在支架底座两侧和前后分别设计一个侧推油缸，使用起来效果不是很理想。本次设计成调架横梁，在拉移掩护过程中可通过调架横梁调整支架位置，因此其应用范围边大，效果良好。

4 三角区掩护支架组应用注意事项

（1）工作面贯通后，由安装的压网锚索、托盘、钢带和锁具要符合要求。网片预留的长度不低于0.5m，压网处长余的网片可折叠压实，保证锚索压网强度，减少撕网概率。（2）综采工作面贯通后，保证支架达到初撑力，拉架时不能挤压预设的压网锚索，留出安装托盘和钢带的空间，严禁挤压锚索，避免造成支架拉移宽度过大等情况，给后期回撤造成困难。（3）重视工作面液压支架的维护要，对采煤过程中支架出现的问题要及时标注处理，不能处理的要挂好警示牌，支架在回撤过程中定期检查支架是否有自卸现象，鉴于一般支架回撤前，支架的电液控制系统已经拆解，自动补压已经失效，发现支架自卸后及时处理，保证支架对顶板的有效支撑。（4）三角区支架组使用的重要条件是贯通质量较好，底板比较平坦，自移迈步横梁才能正常安装到位，当坡度大时，横梁的连接受到限制，迈步横梁的强度不能保证。（5）掩护支架组合和掩护支架联合供液时，要保证支架供液流量达到要求，避免掩护支架拉移时支架动作太慢，造成支架拉移困难。（6）三角区支架组的应用能够实现支架回撤过程中无木料支护，在实际应用过程中如果出现掩护支架拉移困难，顶板压力大等状况，及时在三角区进行支护，保证支架的正常回撤。（7）每班开工前，严格执行“准入制”，必须由安检员及跟班副队长认真检查顶板和设备的完好状况，发现问题先处理再施工，并做好记录。（8）撤架过程中，遇到网包撕裂漏矸时，必须及时支设连锁木垛。（9）联巷口空顶面积较大，支架回撤过联巷前必须在联巷口支设木垛，确保支护强度。

5 三角区掩护支架组的应用效果

经济效益方面，以往综采工作面贯通质量较好时，采高在3.5m及以上支架回撤一般采用四台掩护支架回撤工艺，使用三角区掩护支架组顺序回撤支架工艺在正常回撤期间实现无木料支护，木料消耗大大降低。以回撤5m采高支架为例，使用四掩护顺序回撤支架，每台支架撤出后在三角区位置支设一个单木垛和两根圆木，平均支护高度为3m，每台支架消耗150*150*1200型道木40根，按每根道木73.49元计算，消耗道木2940元/台;6m圆木一根，按1772元/m计算，消耗圆木555元/台;木料消耗累计3495元/台。按照新辅巷多通道支架回撤工艺，正常条件下，支架回撤期间可实现无木料支护。300m工作面布置176台5m液压支架，可节省木料61.5万元，经济效果十分可观。

安全保障方面，采用四或五掩护回撤支架时，三角区维护主要依靠木料支护，受限于支架调向空间需要，木料支护弊端显现比较明显，遇顶板破碎、压力大时，经常出现末端掩护支架前出现很大的网包，使拉移掩护比较困难，有时出现撕网漏矸情况，作业人员的安全无法保证;采用新辅巷多通道支架回撤工艺后，原木料支护的位置由一台掩护支架代替，控顶面积增大，支护强度提高，三角区维护显得更为容易，不会发生撕网漏矸等安全事故，安全系数大大提高。

6 结语

“去产能”是当今煤炭市场的主题，如何在产能过剩的煤炭领域逆流而上是一个企业生存的关键。随着矿井的高产高效和机械化、自动化水平的不断提升，矿井对设备搬家倒面的要求不断提高，安全、快速、低耗成为企业生产和发展的关键，迈步式三角区掩护支架组的应用很好的解决了这些问题。迈步式三角区掩护支架组最突出的优势是用掩护支架代替木垛支护，支护的强度更高，更容易控制顶板，利用迈步横梁实现掩护支架的自移，避免了利用绞车拉移过程中造成飞滑、断绳等重大安全隐患，应用前景十分广阔。成本控制以及预算方面均取得了良好的收益，从而能更好的适应与当前企业的发展要求，创造更大的经济效益，在今后的实践中，要进一步采取科学的技术、先进的工艺，适应行业可持续发展的需求。

参考文献

[1] 周凯.迈步自移式三角区掩护支架组的研制与应用[J].山西科技，2016（4）：80-82.

收稿日期：2019-05-12

作者简介：刘孔林（1979—），男，甘肃兰州人，本科，工程师，研究方向：综采工作面安装回撤技术管理。

Research and Application of Shield Support Group Technology in Triangle Area

LIU Konglin

（National Energy Group Shendong Coal Group Co.， Ltd Production Service Center ， Erdos Inner Mongolia 017209）

Abstract： This paper discusses the technology of support withdrawal， analyzes the design and application of shield support group in triangle area， studies the advantages of shield support group in triangle area， and points for attention in application.

Keywords： hydraulic support withdrawal; triangle area shield support group; no timber support