綜采工作面支架回撤新工藝的應用

林治國，曹 峰，王龍飛，榮維濤

(濟寧能源發展集團有限公司 義橋煤礦，山東 汶上 272511)

綜合機械化采煤工藝是我國采煤工藝的重要發展方向，其中綜采一次采全高采煤工藝應用廣泛，它對地質條件適應性較強，操作技術易于掌握，組織生產較容易，但是綜采設備特別是液壓支架體積大、質量重、運輸長，造成了綜采工作面支架回撤難，尤其在頂板和煤壁破碎的情況下，不僅存在安全隱患多、材料消耗大、人員作業強度高及頂板事故多發等問題，而且造成回撤時間延長，嚴重的甚至還會發生人身傷亡事故，所以安全快速的綜采支架回撤工藝成為了當前迫切需要解決的問題。

1 概 述

義橋煤礦6302工作面標高為-374.0～-300 m，走向長平均350 m，傾斜長約160 m，煤層為早二迭系山西組3煤層，煤層結構較簡單，厚度較穩定。直接頂為灰白色細砂巖和深灰色砂質泥巖，基本頂為灰白色中、細砂巖，直接底為深灰色泥巖和灰白色細砂巖，基本底為深灰色泥巖和灰色細砂巖，地質構造復雜程度中等。綜采一次采全高采煤工藝采用普通支架ZZ4800/18/38型103臺，過渡支架ZZ5000/18/40型6臺，超前支架ZQL2×4800/20/38型8臺，其他機電設備若干。6302工作面設備重量見表1.

表1 主要設備組件的重量表

2 工作面支架回撤原工藝

以義橋煤礦4308工作面回撤支架為例，工作面共有支架67臺，61臺ZZ4800/18/38型，6臺ZZ5000/18/40型，對液壓支架進行整體回撤后在聯絡巷處進行支架解體、裝車及運輸。

1) 回撤工藝。

a) 支架調頭用封幫錨桿、卸扣和推前溜滑塊聯接，通過油缸的伸縮將支架拉出，同時根據支架拉出位置逐漸改變錨桿固定位置，使支架逐漸拉出調正。b) 利用工作面機尾處穩車配合鏈條和專用鉤子將支架拉移到機尾裝車平臺處裝車。c) 用絞車把支架拖運至工作面機尾裝車地點整體裝車，用穩車把支架下放至上下順聯絡巷，通過絞車將支架運至4306工作面安裝地點。

2) 回撤工藝的缺點。

a) 安全隱患多。多次使用絞車提升運輸和牽引支架，鋼絲繩“三角區”要求多，增加提升運輸系統的危險性。

b) 回撤速度慢，時間長。大量時間用在支架裝封車和提升運輸上，同時需要將支架牽引到裝車平臺處后才能裝車，多次拖運，底板破壞嚴重。

c) 煤幫質量要求高。封幫錨桿多次重復利用，容易造成錨固失效，引起煤壁片幫。

d) 工人勞動強度大。工作面多處施工錨桿，需要人工多次牽引鋼絲繩和更換鉤頭、推車。

e) 作業人員多，勞動效率低。單班6部絞車需要30人，3班提升運輸需要90人。

3 工作面支架回撤新工藝

針對工作面回撤支架原工藝存在的問題，對6302工作面回撤工藝進行改進。6304工作面液壓支架ZZ4800/18/38型103臺和ZZ5000/18/40型6臺，液壓支架整體回撤。

1) 準備工作。

a) 停采時軌道順槽超前支護距離不低于26 m，軌道順槽靠煤壁6.0 m范圍超前采用4.0 mπ型鋼梁配合液壓單體支柱(3.5 m或4.2 m)架棚支護頂板，當π型鋼梁下方不能正常支設單體液壓支柱時，采用d18 mm×5 000 mm錨索配合厚度不低于20 mm鋼板固定；6 m以外采用超前支護支架進行支護，膠帶順槽超前支護距離不低于20 m，采用π型鋼梁(3.4 m或4.0 m)配合液壓單體支柱(3.5 m或4.2 m)架棚支護頂板。機頭端頭采用3.4 mπ型鋼梁、液壓單體支柱架棚和液壓支架共同支護頂板，當鋼梁一端搭接在液壓支架上方時，保證一梁不少于兩柱，關門支柱間距不得大于0.4 m. 6302綜采工作面兩端頭及兩巷超前支護示意圖見圖1，機尾支護示意圖見圖2.

b) 6302工作面至6304工作面施工2 000 m單軌吊梁，組裝DC210Y和DC260Y兩臺防爆柴油機單軌吊機車(圖3).起呆梁在駕駛室外側，布置在驅動部中間，同時增加制動裝置。

圖1 兩端頭及兩巷超前支護示意圖

圖2 機尾支護示意圖

c) 機尾處施工一絞車硐室，并安裝絞車，提前規劃支架運輸線路(圖4).

d) 6304工作面掩護架前組裝TYH型液壓支架調移裝置，液壓支架調移裝置示意圖見圖5. 工作過程：首先把基座固定在橫梁上，通過旋轉油缸帶動搖擺座轉向需要拉動液壓支架的一側，吊環和液壓支架之間通過鏈條連接，提升油缸將調移裝置外臂提升，帶動調移裝置內臂上的吊環一起上提，通過鏈條帶動煤礦綜采設備上提。旋轉油缸帶動搖擺座反向轉動，通過銷軸連接傳力到調移裝置外臂和調移裝置內臂，調移裝置內臂帶動吊環，通過鏈條拉著支架一起移動；拉到位置后，旋轉油缸停止運動，外臂內的拉伸油缸帶動調移裝置內臂向外拉伸，調移裝置內臂帶動吊環，通過鏈條拉著煤礦綜采設備一起移動，煤礦綜采設備向其側向偏移到一定角度，用絞車將煤礦綜采設備拉出，并運送出去。

2) 支架回撤工藝。

a) 調移裝置放置在橫梁上，與橫梁銷軸連接，橫梁與掩護支架的推溜缸連接固定。使用時，操作控制手柄，控制提升油缸提升大臂，帶動待撤支架向上運動，前端略高于底板。操作控制手柄，控制一側旋轉油缸拉伸，另一側旋轉油缸收縮，使大臂向停產線一側擺動，帶動待撤支架向前面拉出1.5～2 m. 操作控制手柄，控制中間大臂內拉伸油缸將內臂伸出，使待撤支架側向偏轉一定角度。用穩車將液壓支架拉出，并單軌吊運送出去，完成撤除。

b) 用掩護支架向前推移，調移裝置隨橫梁向前移動，實現調移裝置的自移。

c) 利用機尾硐室處的絞車將支架向前拖運15～20 m后，停止拖運。

d) 將DC210Y或DC260Y防爆柴油機單軌吊機車開至6304工作面，單軌吊機車起重梁位于支架上方時停止，然后利用2個卸扣將支架過橋和起重梁護板相連，同時用2串20環d26 mm×92 mm鏈條將護幫另一側和兩擺桿相連。

圖3 組裝后的單軌吊機車圖

圖4 6302回撤支架運輸線路圖

圖5 液壓支架調移裝置示意圖

e) 檢查連接合格后，利用單軌吊機車的起吊系統將支架整體起吊。

f) 將支架運至6304工作面安裝地點后進行安裝。

4 結 語

與工作面支架原回撤工藝對比，新回撤工藝有以下優點：

1) TYH型液壓支架調移裝置只需安裝一次，使用時操作操縱閥柄，操作方便靈活；牽引力大，直接一次抽出液壓支架，效率高，減少了工人勞動強度；利用煤礦采掘工作面使用的乳化液作為動力源，動力源簡單；減少絞車使用次數，提高安全系數；實現調移裝置的自移。

2) 單軌吊和機械手的配合使用，3班共減少90余人，節省直接費用70萬元；減少使用絞車5部，節省鋼絲繩1 000多米，減少使用費用3萬元。

3) 加快了6302工作面回撤和6304工作面安裝進度，提前15天完成，緩解了礦井生產壓力，提高了經濟效益，降低了安全隱患。