煤礦綜采工作面液壓支架快速回收技術探討

孔計偉

（山西晉煤集團晉圣公司，山西 晉城 048012）

按架型結構與圍巖關系，液壓支架可分為支撐式、掩護式和支撐掩護式三種類型，三種類型支架架型結構大同小異，基本由頂梁、前梁、雙紐線機構、底座、立柱、推移裝置、控制系統等部件組成。松峪煤業2102綜采工作面采用ZZ5000/14.5/28型掩護式液壓支架，工作阻力5000kN，支護強度0.67～0.75MPa，支護高度1.45～2.8m，特別是增加了提架千斤裝置，其性能穩定可靠、支撐力強，能很好地控制2102工作面圍巖，提高安全性。在搬家倒面時，2104準備工作面與2102工作面距離遠，巷道坡度大，所需輔助運輸作業人員較多，成為制約2102工作面快速搬家倒面的瓶頸。為保證順利搬家倒面，2102工作面液壓支架采用自行牽移的工藝回收，取得了良好的效果。

1 綜采工作面液壓支架傳統回收工藝

綜采工作面液壓支架按回收工藝不同可分為礦用絞車和防爆無軌膠輪車回收，礦用絞車回收即為傳統回收工藝。目前，使用傳統工藝搬家倒面的煤礦占比大約為90%以上，其回收過程一般是礦用絞車配合導向滑輪將液壓支架牽引出來，再使用單體液壓支柱配合礦用絞車使液壓支架改變方向并牽引至裝車平臺進行裝車。這種工藝作業過程復雜，勞動強度大，難以提高勞動工效。

2 圓木調向的操作方法及回收流程

2.1 綜采工作面概況

山西晉煤集團晉圣公司松峪煤業2102綜采工作面位于2#煤層中，走向長度237m，傾斜長度150m，平均煤厚2.02m，工作面布置液壓支架101架，型號為ZZ5000/14.5/28，沒有排頭排尾架。2102工作面搬家倒面采用材料運輸巷作為回收通道，使用自行牽移的原理從進風順槽回收液壓支架，圖1為2102工作面液壓支架支護及牽引移動方向示意圖。

2.2 液壓支架自行牽移工作原理

液壓支架自行牽移是通過提架千斤實現的，如圖2液壓支架自行牽移與調向示意圖A-A。首先液壓支架向前移動時受到一個向后的摩擦力F，只有再施加一個向前的力持續平衡摩擦力F，才能實現液壓支架向前移動。操作時，縮回提架千斤，伸出液壓支架推移橫梁，在提架千斤與推移橫梁中間放置一根厚度大于15cm、寬度大于提架千斤直徑5cm的板梁，然后伸出提架千斤至壓實，平穩快速地縮回推移千斤，這時液壓支架會再受到推移橫梁與板梁的向后摩擦力F2以及推移千斤縮回時對液壓支架施加的向前的推力F1，F1等于F2與F之和，從而實現液壓支架向前移動一個步距。

圖1 2102工作面液壓支架支護及牽引移動方向示意圖

2.3 圓木改變液壓支架方向操作流程

使用圓木改變液壓支架方向，與回收通道成0～90?夾角，簡稱調向，與回收通道平行，簡稱調正液壓支架。以100#液壓支架為例，其調向的流程如下：先把100#液壓支架升起貼近頂板，再傾斜放置圓木，圓木底端靠近101#液壓支架，頂端放置在100#液壓支架頂梁邊緣中間位置，如圖2B-B，釋放乳化液降低100#液壓支架，此時100#液壓支架受一個斜向上的支撐力f，根據力的分解，可將f分解成豎直向上的支撐力f2和向回收通道的推力f1，支撐力f2和底板對100#液壓支架的支撐力之和與100#架自重平衡，推力f1與摩擦力f3平衡，且推力f1持續向回收通道，從而使100#液壓支架前半身向回收通道偏移，操作二至三次便可徹底改變100#液壓支架的方向，與回收通道平行即完成。

圖2 液壓支架自行牽移與調向示意圖

2.4 2102工作面液壓支架回收

（1）如圖1，回收100#液壓支架：拆除101#、100#與99#液壓支架架間高壓液管→釋放乳化液降低100#液壓支架→100#液壓支架多次自行牽移向前移出2/3→使用圓木調向→100#液壓支架再多次自行牽移全部移出并前移1.5～2m→再使用圓木調向，使100#液壓支架調正→礦用絞車牽引前移100#液壓支架至收回全部鋼絲繩。

（2）調斜101#液壓支架作為臨時掩護支架：101#液壓支架自行牽移向前移動至回收通道2m左右，再用礦用絞車牽引101#液壓支架底座，使101#液壓支架與煤幫夾角約為60～45?，作為臨時掩護支架。

（3）回收98#液壓支架，調斜99#液壓支架：與100#液壓支架方法一樣，將98#液壓支架回收，然后99#液壓支架自行牽移向前移動1m左右，再使用礦用絞車將其調斜，與101#液壓支架方向平行。

（4）調正101#液壓支架作1#架掩護架：101#架自行牽移前移與調向交替進行，最終前梁超過99#液壓支架，再調正靠近煤幫，作為1#掩護架。回收101#、100#液壓支架的護幫柱。

（5）回收97#架，調正99#架：與100#液壓支架方法一樣，將97#液壓支架回收，然后維護三角區。99#液壓支架自行牽移向前移動，并用圓木調正，作為2#掩護液壓支架。回收護幫柱，1#掩護液壓支架自行牽移向前移動1.5m。至此，2102綜采工作面液壓支架進入正常的回收順序，正常回收時，要先移動1#掩護液壓支架，再移動2#掩護液壓支架。

（6）回收1#、2#液壓支架：如圖3為2102工作面液壓支架收尾示意圖。為保證順利收尾，在回收3#液壓支架時，三角區改為木垛支護，同時將1#液壓支架至煤幫之間的戴帽單體液壓支柱更換為兩個木垛，在1#、2#液壓支架前面架設一根4mπ型梁，采用一梁兩柱。1#液壓支架自行牽移向前移動至全部出來，再用礦用絞車調向、牽引前移至巷道內，在1#液壓支架處架設木垛。然后2#液壓支架自行牽移向前移動至全部出來，再用礦用絞車調向、牽引移至巷道內，在2#液壓支架處打木垛，1#和2#液壓支架之間靠近π型梁處再架設一個木垛。

圖3 2102工作面液壓支架收尾示意圖

（7） 回收1#、2#掩護液壓支架：工作面剩余最后兩個液壓支架，壓力全部集中到1#、2#掩護液壓支架上，回收難度加大。礦用絞車牽引配合1#、2#掩護液壓支架自行牽移，兩支架交替前移至巷道內，先回收1#掩護液壓支架，再回收2#掩護液壓支架。

2.5 2102工作面液壓支架自行牽移回收效果

松峪煤業2102綜采工作面采用自行牽移的方法，安全、快速地完成了全部液壓支架回收工作，達到了四個效果：

（1）回收過程更安全。采用液壓支架自行牽移，基本擺脫了礦用絞車牽引回收液壓支架，從而避開了礦用絞車作業時形成的危險三角區。

（2）勞動強度降低。與傳統工藝相比，大大減少了人工拖拽絞車鋼絲繩、使用單體液壓支柱的頻度，與液壓支架變向時使用的圓木相比單體液壓支柱輕便許多。

（3）工期縮短。傳統工藝回收液壓支架時，礦用絞車作業過程中，要嚴格執行“行車不行人”的規定，作業人員必須躲避到安全地點，而采用自行牽移回收時，不僅方便快捷，而且人員只要避開5m的范圍即可，從而提高了工效，縮短了工期，2102工作面液壓支架回收比預期提前了3d。

（4）作業人員更少。傳統工藝回收液壓支架時，一般要配備5名作業人員：1人操作礦用絞車，1人觀察頂板變化，1人操作液壓支架，2人輔助。而2102工作面采用自行牽移回收液壓支架時，僅僅3人便滿足作業要求：1人觀察頂板變化，1人操作液壓支架，1人輔助。

3 結語

根據液壓支架的機械性能和操作工藝，改變傳統的液壓支架回收工藝，減少了作業人員，降低了勞動強度，從而實現快速、安全、高效搬家倒面的目標。