综采工作面液压支架安全高效回撤工艺

王江龙

(陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西 延安 727307)

0 引言

随着矿井生产装备的提升，液压支架已经被普遍投入到实际生产中[1-3]。但是液压支架在后期回撤过程中，由于对回撤通道断面要求较大，使支架回撤区域顶板管理难度大大增加[4-6]，所以如何做好支架回撤期间顶板的安全管理，如何快速完成液压支架回撤成为液压支架回撤工作中必须持续研究和优化的一项重要内容。为此，对目前采用的单通道单翼回撤工艺进行详细介绍，通过研究和实践以实现工作面顶板的有效控制和液压支架的高效回撤。

1 工作面概况

416工作面走向长度2 632 m，倾向长度300.5 m，煤层平均厚度5.6 m，属单一近水平厚煤层，煤质为低-中等软化度的富油煤，易片帮。工作面直接顶为厚度1.37～3.5 m的细粒砂岩，较致密，坚硬，底板为厚度1.3～4.7 m的炭质泥岩，易碎、易风化，遇水变软膨胀。416工作面采用“一面三巷”的布置形式，三巷分别为胶带巷、回风巷和辅运巷。工作面安装ZY10800/28/63D型液压支架175台，MG900/2210-GWD型采煤机1台，SGZ1200/3×855型刮板运输机1部；胶带巷安装SZZ1300/525桥式转载机1部，ZQL2×5000/21/40型超前支护装置1套，设备列车35台；回风巷安装ZQL2×5000/21/40型超前支护装置1套。

2 液压支架回撤前的准备工作

2.1 施工液压支架回撤通道

工艺流程：工作面采用锚索支护顶板、挂柔性网护顶的方法进行闭采，形成回撤通道，锚索、锚杆支护及柔性网布置方式如图1所示。回撤通道施工工艺流程为调整采高→施工挂网锚杆→运网、挂网→挂网期间推采→扩帮及支护→施工木垛。

图1 回撤通道挂网、支护断面

调整采高：416工作面属于大采高工作面，平均采高5.5 m，为了保证工作面的安全闭采和回撤，需要在距离停采线40 m时，根据两顺槽高度、顶底板情况调整工作面采高，每刀调整不超过50 mm，保证在距离停采线20 m时，工作面采高调整至4.2～4.5 m。

施工挂网锚杆：当工作面推进距停采线18 m时，在支架顶梁前顶板打一排锚杆，用于固定挂柔性网的钢丝绳，锚杆施工在距液压支架顶梁前端100 mm平齐的架间顶板上，间距1 750 mm，锚杆规格为φ22 mm×2 000 mm螺纹钢锚杆。

运网、挂网：利用刮板运输机和采煤机配合将柔性网从回风巷向胶带巷方向逐步展开，确保柔性网展开后能覆盖胶带巷及回风巷顶板[7-9]。展网完成后使用支架上安装的手动绞盘和支架护帮板配合将柔性网第一道钢丝绳吊起与挂网锚杆固定，钢丝绳两个绳头分别与胶带巷和回风巷顶板施工的吊挂锚索进行固定，然后使用手动绞盘配合将柔性网吊挂于支架前梁下方。

挂网期间推采：煤机每割完一个机身长度后，松开该区域支架手动绞盘上的钢丝绳，让柔性网下落2 m，采用偶数号支架和奇数号支架交替动作，实现支架的前移和展网，确保柔性网全部紧贴于顶板上，然后进行下一循环割煤，每割完一刀煤及时将柔性网展开部分自带钢丝绳两端分别固定于回风巷和进风巷锚索梁上，按上述方法依次完成挂网期间推采。

扩帮及支护：工作面推采至采空区柔性网全部落地且第一道钢丝绳处于支架尾梁下方距采空区底板约400 mm，支架前梁距停采线4.1 m时停止拉移支架，拆除支架推移装置与刮板运输机连接销轴使其分离，改用铰接梁、单体配合推移杆推移刮板运输机，直到推采至停采线。扩帮期间煤机每向前割50架煤及时停机进行锚索支护，待锚索支护完毕后再继续进行割煤，依次完成扩帮和顶板支护工作，扩帮结束后施工锚杆对帮部进行支护。

施工木垛加强顶板支护：由于工作面回撤通道断面较大，加上支架回撤期间工作面动态压力变化，回撤通道顶板压力显现较为明显。为了保证后期回撤支架期间顶板安全，工作面闭采完毕后，在支架前梁下方架间每隔一架施工一个木垛(图2)，以提高支架对巷道顶板的支撑力，确保支架的安全回撤。

1-液压支架；2-木垛图2 回撤通道加强支护木垛施工示意

2.2 回撤通道及供液设备

拆除回撤通道设备：按照先拆除线缆、管路再拆除设备主体部件的方式，从胶带巷向回风巷的顺序依次拆除带式输送机、设备列车、转载机(破碎机)、刮板运输机、采煤机及超前支护装置，并按照顺序依次运出工作面，将支架回撤通道中的设备、设施全部回撤完毕。

回撤通道路面修整：回撤通道设备回撤完毕后，由于受矿山压力影响，回撤通道经常出现底鼓现象，影响工作面支架回撤期间的正常出架，同时也影响无轨胶轮车的安全运输[10-14]。所以在回撤支架前必须对回撤通道底鼓区域进行起底，要求回撤通道底板平整且底板必须低于支架底座，保证充足的撤架空间、良好的撤架条件和运输条件。

安设供液系统：工作面回撤前期对设备列车进行了回撤，工作面失去了供液系统，为了满足工作面支架的回撤需要，在支架回撤前必须重新安设供液系统，该系统由回撤设备列车期间预留的移动变电站、组合开关、乳化泵箱、乳化泵及供液站组成，安装于胶带巷机头硐室处，使用DN51胶管将供液泵站、乳化泵箱与工作面支架进回液接通，形成支架回撤供液系统，如图3所示。

图3 支架回撤供液系统布置

3 液压支架回撤工艺及保障措施

3.1 回撤工艺

回撤方式：液压支架回撤采用单通道单翼的方式，按照从工作面机尾向机头的方向，使用逐架抽出后退式的方法进行回撤。如图4所示，在距离175号端头液压支架20 m处安设一台30T回柱绞车，用于支架回撤时抽架和调向。使用绞车配合将175号液压支架抽出并掉向后，及时在支架撤出区域按照图4中1号、2号木垛位置施工两个木垛，对顶板进行有效支护，然后使用WC40Y型支架搬运车将175号液压支架装车运出工作面；依此方式完成174号和173号液压支架的回撤。采用上述方法将172号支架抽出后，使用DBT-55型多功能铲板车配合将支架调向与工作面煤壁平行设好，作为1号掩护支架，然后将提前准备好的两台ZZ10000/20/40型垛式支架按照1号掩护支架的安设方式安设到指定位置，作为2号掩护支架和3号掩护支架，三台掩护支架间距保持在0.6～1.0 m，确保对回撤三角区域顶板的有效控制。从171号支架开始采取逐架抽出法进行回撤，如图4所示，在1号掩护支架安设导向滑轮，按如图方式固定绞车钢丝绳，依靠绞车和液压支架推移装置配合完成抽架和调向工作，每台支架抽出后，及时施工两个木垛支护出架区域顶板，然后按照从3号掩护支架至1号掩护支架的顺序逐架前移掩护支架，掩护支架底座不能超过待撤支架的出架区域；依此方式完成工作面170号至005号液压支架的回撤。回撤至004号液压支架时，将回柱绞车搬运至胶带巷安设，依次抽出2号、3号掩护支架运走，施工木垛支护顶板，然后利用支架交替迈步前移的方式，将001号至004号4台待撤支架和1号掩护支架向工作面胶带巷口方向逐步前移，在前移的过程中，根据顶板情况按照从两侧向中间的顺序逐台抽出剩余支架，完成工作面所有支架的回撤。

1-液压支架；2-木垛；3-回柱绞车；4-导向滑轮图4 液压支架回撤示意

支架远程控制方式：液压支架回撤期间待撤支架和掩护支架的控制方式由之前的手动本架操作优化为电液控远程遥控操作，如图5所示。在液压支架回撤工作中引入电液控系统，利用一台远程控制遥控器可以分别控制待撤液压支架、1号掩护支架、2号掩护支架和3号掩护支架，操作人员可以站在未撤液压支架下方或者其他顶板安全区域使用遥控器控制每台支架的动作，实现液压支架的远程回撤。

图5 液压支架回撤远程控制示意

3.2 回撤工艺的优点及保障措施

回撤工艺的优点：①利用垛式支架和柔性网、锚索配合对回撤通道顶板进行控制的方式，降低了支架回撤区域顶板管理的难度，同时依靠垛式支架的支撑力，提高了对顶板的整体支护性，使顶板的垮落得到了有效的控制，实现了回撤通道及老塘侧顶板随着液压支架的回撤逐步垮落，大幅降低了回撤三角区出现冒顶、支架压死等问题的概率，为支架的回撤创造了良好的条件；②采用掩护支架代替木垛、单体支柱支护，省去了之前撤架后在掩护支架区域施工木垛、单体的环节，有效地降低了工人的劳动强度，提高了回撤效率，同时也降低了工作面回撤期间木料、单体支柱等一次性支护材料的投入，节约了工作面回撤期间材料费用；③通过支架远程控制方式的引入，有效地解决了手动本架操作支架过程中回撤三角区域顶板出现漏顶等问题时对操作人员人身安全造成的威胁，同时使操作人员的操作位置有了更多的选择性，确保了撤架期间操作人员可以全方位观察支架的出架位置，避免了本架操作存在的视觉盲区，为支架的安全、高效回撤提供了保障。

保障措施：①工作面在闭采施工回撤通道时必须确保回撤通道的尺寸满足液压支架调向、装车需要，保证支架的顺利回撤；②在掩护支架安设之前撤机尾支架时和掩护支架撤走之后撤机头支架时，由于机头、机尾处巷道断面较大，顶板存在很大的不稳定性，所以在撤架期间要认真观察顶板，根据现场实际情况及时施工木垛对顶板进行支护，防止发生冒顶事故；③回撤支架时必须按照回撤一台液压支架前移一次掩护支架的模式进行作业，拉移掩护支架时按照从老塘侧向煤墙侧的方向、采用“少降多拉”的方式逐架前移，防止出现掩护架压死或架前冒落的现象；④采用回柱绞车配合进行支架的回撤工作时，绞车必须“四压两戗”固定牢靠，作业区域加设防护装置，绞车运行时现场所有人员应站在未撤支架内部等安全区域，保证作业安全；⑤撤架区域若出现柔性网破裂、钢丝绳断裂等影响回撤三角区顶板安全的问题时，应及时停止撤架，柔性网出现破口及时使用钢丝绳进行缝合，钢丝绳出现断裂及时与未断裂的钢丝绳进行连接，并配合施工单体、圆木、木垛等措施加强支护，防止出现大范围漏顶、支架压死等问题，保证顶板得到有效控制后再进行撤架工作。

4 结语

通过对液压支架回撤工艺的不断研究、优化和应用，有效解决了综采工作面液压支架回撤工作中顶板管理、现场安全管理等方面存在的众多难题。形成了一套综采工作面液压支架安全高效回撤工艺，规范了支架回撤工作，有效地节约了生产成本，降低了工人的劳动强度，提高了回撤效率，对促进综采工作面液压支架的安全高效回撤具有一定的指导意义。