綜采工作面支架回撤技術研究與應用

薛張荔

(晉城煤業集團 寺河煤礦二號井，山西　晉城　048019)

綜采工作面設備回撤是工作面收尾階段的一道重要工序，直接影響到礦井的生產效率。安全、經濟、快速的回撤技術是保證工作面設備順利撤出的必要條件[1-3]. 較傳統的綜采工作面，大采高工作面回采設備具有體積大、重量大的特點，很大程度上增加了工作面回撤的難度，同時回采速度逐漸加快，也增加了工作面搬家次數[4-5]. 因此，綜采工作面采用快速、安全、高效的支架回撤技術對礦井的安全生產十分重要[6]. 基于此，本文以山西晉城煤業集團公司寺河礦二號井151308綜采工作面撤架技術為研究對象，以期提高綜采工作面撤架的工作效率，保障現場施工人員作業安全。

1　工程概況

151308綜采工作面撤架通道斷面寬6.5 m×高2.5 m，長為180 m，坡度1°～6°，機頭低，機尾高。撤架通道直接頂為10 m厚石灰巖，巖性致密、堅硬；直接底為泥巖，遇水易軟化、膨脹。工作面共布置有121個支架，其中119架ZZ8000/17/32型液壓支架支護工作面頂板，2架ZT16000/16/30型液壓支架支護端頭頂板，支架重20 t，降至最低時長5 390 mm×寬1 500 mm×高1 700 mm. 支架頂蓋重5 160 kg，支架4根立柱重2 580 kg，支架底座重1 224 kg. 工作面撤架通道布置示意圖見圖1.

圖1　151308綜采工作面撤架通道布置示意圖

2　傳統撤架技術特點

傳統的撤架工藝通常采用兩個掩護架緊貼并行對撤架通道頂板進行支護。一個液壓支架撤出后，需在其原支護位置采用板梁進行支護；掩護架前移后，需在掩護架后架設木垛進行支護。多個工作面撤架實踐表明，此技術工藝撤架效率低，工人勞動強度大，特別是在三角區內頂板壓力大，布置板梁數量多，人員在三角區操作時安全系數低。傳統撤架工藝示意圖見圖2.

圖2　傳統撤架工藝示意圖

為提高撤架效率，降低工人勞動強度，保障現場施工人員的安全，對撤架工藝進行改進是很有必要的。

3　改進后撤架技術工藝

撤架前，在151216巷內采用1 500 mm×1 500 mm的板梁支設木垛，木垛間距不大于1 m；在機尾三角區位置架設一個1 500 mm×1 500 mm的木垛，151216巷內木垛底部進行鋪網，同時對木垛靠煤幫的兩側掛網進行遮擋；撤架通道內架設3 m板梁，靠近煤幫側為單體柱，另一側由液壓支架前梁支起。

3.1　“四掩護架”施工工藝

撤走118#架并在其原位置布置一個“一梁四柱”抬棚，靠近采空區側支設兩排單體柱架棚；將119#架完全撤出，靠近煤幫擺正作為1號掩護架，同時升起支架確保接頂嚴實，在原119#架區域架設木垛及時支護原支架后半部分空間。

將117#架完全撤出，在其靠采空區側支設單體柱架棚，調整117#架位置，使其與1號掩護架平行，作為2號掩護架，同時升起支架確保接頂嚴實。1號掩護架前移，使其前梁支起116#架正前的兩根板梁，并在1號掩護架后側支設一個木垛，隨后回掉原機尾靠煤壁支設的單體柱。

將116#架完全撤出并運走，在原116#架區域靠采空區側支設兩排單體柱架棚。分別向前拉1、2號掩護架1.5 m，使1號掩護架前梁支起115#支架上支設的板梁，待115#架完全撤出并擺正后回撤原118#支架區域靠采空區側支設的兩排單體柱架棚。115#支架后退至與2號掩護架基本對齊，且向采空區側平移，其與2號掩護架中間間距不小于1.5 m，作為4掩護架，同時升起支架確保接頂嚴實。

前移1、2號掩護架1.5 m，使1號掩護架前梁支起114#支架上支設的板梁。將114#完全撤出，將4掩護架前移1.5 m,同時升起支架確保接頂嚴實，使4掩護架前梁及時支護原114#支架后半部分空頂區域。移114#支架插入4掩護架與2號掩護架中間作為3號掩護架。隨后前移2號掩護架1.5 m，此時1號、2號、3號、4號掩護架并齊，4個掩護架形成。同時在4號掩護架靠采空區側掛網，防止采空區碎煤、矸石進入支架前后立柱間傷人?！八难谧o架”支護技術示意圖見圖3.

圖3　“四掩護架”支護技術示意圖

3.2　普通架回撤工藝

1號掩護架前移1.5 m，并支起所撤支架上支設的板梁；降下被撤支架前后梁、前移、抽出、運走；分別前移4、2、3號掩護架1.5 m；使掩護架交替前移到撤架狀態，準備撤下一架，其余支架依次類推。

3.3　機頭支架回撤工藝

1) 撤3號掩護架，由4個掩護架變3個掩護架。

撤至機頭2#架時，撤出3號掩護架并運走；同時將4號掩護架拉斜，在原4號掩護架前梁支護空間打木垛支護。

2) 撤機頭2#、1#架。

撤出2#架運走，在其原支護區域打木垛、單體柱；分別前移1號、2號、4號掩護架一個步距，使原4號掩護架與2號掩護架平行。同時使1號掩護架支起1#支架上支設的板梁。撤出1#架運走，在其原支護區域支設木垛。

3) 撤剩余3個掩護架。

分別前移2號、4號掩護架一個步距，使3個掩護架對齊。將4號掩護架撤出并運走，并回收原1#、2#架位置木垛前方的單體柱；將2號掩護架撤出并運走，在原2號掩護架位置支設木垛；1號掩護架撤出并運走。

1#、2#端頭架邁步撤出。

4　“四掩護架”技術創新點

1) 由原來的兩個掩護并行變為四個掩護架緊貼并行，增大了掩護架的支護面積，有效控制了三角區頂板的壓力，減少了頂、幫掉碴，片幫傷人等事故的發生，很大程度上增加了現場施工人員的安全性。

2) 采用“四掩護架”、少量木垛、少量液壓單體支柱相結合的方式，工藝更加簡便、安全可靠，極大地降低了支設液壓單體支柱、木垛的工作量，提高了工作效率。

3) 撤架通道內的液壓單體支柱及板梁可以全部回收再利用，降低了生產成本，取得了較好的經濟效益和社會效益。

5　結　論

“四掩護架”支架回撤工藝技術在寺河二號井151308綜采工作面實驗成功，改變了原有的撤架工藝方式。新型液壓支架回撤工藝技術提高了綜采工作面撤架的工作效率，保障了現場施工人員的安全，取得了較好的經濟效益和社會效益，為今后在類似條件下的撤架作業提供了一定的借鑒作用。

[1]鄭緒坤.大采高綜采工作面末采回撤技術研究[J].煤炭與化工,2015(4):52-55.

[2]張家鎖.大采高綜采工作面快速搬家安裝實踐[J].煤礦安全,2015,46(4):140-143.

[3]宋杰.大采高綜采工作面預掘回撤巷道多通道快速搬家技術[J].山西煤炭,2016,36(6):24-27.

[4]任安圣,郭俊,高揚.綜采工作面回撤技術研究與應用[J].煤礦現代化,2013(1):6-7.

[5]王東東.綜采工作面支架回撤工藝技術優化與分析[J].山東煤炭科技,2016(7):50-51,54.

[6]鄭緒坤.大采高綜采工作面末采回撤技術研究[J].煤炭與化工,2015,38(4):52-55.