三角區掩護支架組技術應用與研究

摘要：本文首先探討了支架回撤支護工藝，其次分析了三角區掩護支架組設計與應用，最后總結了三角區掩護支架組的優勢及應用注意事項。為三角區掩護支架組的應用提供了參考。

關鍵詞：液壓支架回撤;三角區掩護支架組;無木料支護

中圖分類號：TD355 ???文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）02-0000-00

0 引言

在輔巷多通道工藝回撤液壓支架時，根據不同的采高和貫通條件，掩護支架最多布置四至六臺，當前木料支護較以前大大減少，但三角區維護仍需大量木料。在三角區進行木料支護存在安全系數低、人工投入多、勞動強度高等缺點，因此其已不能適應現代礦井安全發展的需要。通過對三角區掩護支架組的研發，有效解決了末端掩護支架拉移和待撤支架與掩護支架之間三角區支護的關鍵技術問題，極大的縮小了三角區面積，使支架的支護強度更高、更安全可靠，同時在正常回撤支架期間，實現了無木料的支護。

1 支架回撤支護工藝

支架回撤是綜采工作面搬家倒面中的關鍵環節，是決定搬家倒面速度及效益最重要的因素。隨著煤礦開采技術水平的提高，現有支架回撤支護工藝已不能滿足安全高效、降本增效的需求。神東礦區應用的多通道多輔巷支架回撤技術，能夠實現多點平行作業，達到相對快速回撤的目的，但三角區的支護一直是回撤支架的一個難點，一般綜采工作面液壓支架回撤時，采用木料支護，支護的高度越高、頂板壓力越大消耗的木料越多。隨著頂板的垮落，支護材料無法實現回收，造成大量木料的浪費。此外，木料支護強度小、空頂面積大，給安全生產帶來了很多不穩定因素。

在原有輔巷多通道支架回撤工藝中，三角區支護主要依靠木料支護，經過十多年的發展，掩護支架數量已經發展到五臺，支護強度有所增加，木料使用大大減少。新輔巷多通道支架回撤工藝是通過布置專用三角區掩護支架組和主副掩護支架或三掩護相互配合的一種新型支架回撤工藝。與原有支架回撤工藝相比，其本質區別是：用末端掩護支架代替木料支護，支護強度更高;三角區掩護支架組通過邁步橫梁實現自移，能夠有效的提高三角區回撤作業人員的安全系數，保障作業人員的操作安全。同時，節省大量材料，避免造成資源浪費，還能夠實現快速安全回撤液壓支架的目的。

2 三角區掩護支架組設計與應用

2.1 三角區掩護支架概況

三角區支架組包括ZY12000/18/35D型支架2架，ZY12000/16.5/30D型支架1架，支架組在回撤端頭布置時ZY12000/16.5/30D型支架布置于回撤端頭靠近三角區一側，其余兩架與其并排布置，與待撤支架垂直布置且位于待撤支架內部，三角區掩護支架組布置方式如圖所示，主掩護稱之為1#掩護支架，副掩護支架稱之為2#掩護支架，依次排列為3#、4#、5#掩護支架。ZY12000/16.5/30D型支架頂梁兩側分別設置固定和伸縮側護板，并可實現左右互換。支架組安裝時，根據左、右工作面回撤布置要求，調整側護板位置，將活動側護板布置在靠近三角區一側。如圖1所示：

2.2 三角區掩護支架組的穩放

穩放掩護支架需絞車和蓄電池支架搬運車配合作業，穩放掩護之前將影響行車的垛式支架撤出，注意不能撤出過多，以防止出現頂板空頂過大情況。1#、2#掩護支架穩放與傳統的穩放掩護方式相同，回撤工作面支架5至6臺后，開始穩放3#、4#、5#掩護支架。

貫通條件較好，無特殊狀況，為加快回撤速度、合理利用空間，一般選取中部聯巷作為開口位置。穩放掩護支架之前，首先將一側掩護支架位置的垛式支架回撤，不能將兩側的垛式支架同時撤出，采用一邊回撤一邊穩放的方式，減小空頂面積;利用蓄電池式支架搬運車，從就近的聯巷分別運輸主、輔掩護支架到回撤通道內做兩側的掩護支架;借助絞車和蓄電池支架搬運車調整主、輔掩護支架位置，為穩放3#、4#、5#掩護支架，預留出對應回撤支架空間。

從開口聯巷依次撤出3至4臺支架撤，留出穩放3#、4#、5#掩護支架位置，遇到頂板壓力大，三角區網包大，回撤支架困難時可增加動滑輪數量，并加強支護，提高支護高度;用相鄰聯巷絞車拉移和1#、2#掩護支架的自爬，從相鄰聯巷進車，用蓄電池支架搬運車搬運3#掩護支架至安設位置，調整掩護支架;用同樣的方法依次將5#支架放到位，最后穩放4#掩護支架;調整3#、4#、5#掩護支架位置，將3臺支架對齊;掩護支架穩放完畢后，安裝三角區掩護支架組的邁步橫梁。與傳統的四掩護相比，增加的第五臺掩護支架更靠近三角區，5#掩護支架越靠近三角區，控頂面積越大，安全系數越高。

2.3 三角區掩護支架組的位置

三角區掩護支架組布置好后，利用4#掩護支架控制掩護支架組的位置，4#掩護支架的推移桿應與待撤支架的船頭線相齊，保證5#掩護支架的支護范圍不低于待撤支架尾梁的1/2。掩護支架越靠近三角區，一方面越利于待撤支架的回撤;另一方面，使得5#掩護支架的拉移變得比較困難，因此合理的掩護支架的位置十分重要。

2.4 三角區掩護支架組的自移

三角區掩護支架組越靠近三角區，發揮的安全效益和經濟效益愈明顯，同時越靠近三角區拉移掩護支架的難度越大。傳統四掩護支架回撤工藝中，四臺掩護支架可以通過絞車和導向滑輪來拉移，布置5#掩護支架后利用絞車拉移已不能實現。

通過設計邁步橫梁實現支架自移，設計原理是通過兩臺支架為支點固定邁步橫梁，第三臺支架以邁步橫梁為支點，利用自身的推移桿實現支架自移。推出邁步橫梁前，應及時處理邁步橫梁前部地面浮煤、雜物;設定成組功能，觸發相應功能按鍵實現支架組同步推邁步橫梁;邁步橫梁推出后，若需小幅調整邁步橫梁位置，可通過單架操作進行調整。支架組同步推邁步橫梁時，應使用遙控器進行遠程操作，確保安全和效率。邁步橫梁推移到位后，開始拉移三角區掩護支架組。操作支架時，保證支架的本架進液截止閥處于打開狀態，電液控制系統處于正常狀態，急停后及時復位;觀察架間有無膠管、電纜擠壓等情況，避免移架過程中對膠管、電纜等造成損壞;移架過程應采用鄰架控制或遙控器遠程控制;移架時應先移中間支架，待中間架拉移到位，支架接頂后，應及時調整平衡千斤頂，使支架達到最佳支撐效果。升緊后，依次拉移5#、3#掩護支架。拉移任一臺掩護支架時，可通過支架底座兩側調架橫梁調整支架位置，防止支架在拉移過程中出現刮卡現象?？拷菂^側支架移架前，若頂網狀況不好，可支設木料進行預先支護，再進行移架操作。

三角區掩護支架組拉移順序十分重要，如果首先拉移5#掩護支架，拉移過程中受三角區水平方向力的作用，5#掩護支架易向外側偏移，極易與4#掩護支架發生咬架，處理起來難度很大，因此選擇首先拉移4#掩護支架，4#掩護支架拉移在前，能夠限制5#掩護支架位置。

3 三角區掩護支架組優勢

輔巷多通道支架回撤工藝中，回撤支架的方式有兩種，抽芯式和順序式。早期支架回撤工藝中，在貫通質量良好，掛網比較完整、壓力較小情況下，一般選擇抽芯方式回撤支架，支架撤出后需要在原位支設木料，然后回撤邊架并進行木料支護，最后拉移掩護支架，跨距為兩臺支架中心距。抽芯方式回撤支架木料支護多，掩護支架拉移跨距大，基于上述兩點選擇順序回撤支架方式，配合新輔巷多通道回撤工藝，正常支架回撤期間可實現無木料支護。

（1）在三角區原木料支護的位置增加一臺掩護支架，增加了三角區支護范圍，有效的控制了三角區，提高了支護強度及安全系數，同時更有利于支架的撤出，正常支架回撤期間，實現了無木料支護。（2）首次使用邁步橫梁，實現三角區掩護支架組自行拉移，解決了末端掩護支架的拉移問題。（3）利用順序回撤支架的方式，將掩護支架拉移的距離由兩臺支架中心距減少為一臺支架中心距，跨距減少一半，使掩護支架的拉移更安全、方便，同時能夠更好的控制掩護支架前方的網包，大大降低了漏矸、撕網的狀況。（4）三角區掩護支架組更靠近三角區，更容易控制三角區，同時給拉移掩護支架創造有利條件。使用傳統布置的掩護回撤支架時，只有一臺掩護支架在末采時所掛的網片（稱之新網）之下，4#掩護支架降架、拉移、升起這一循環過程中，末端掩護支架上部的頂板僅依靠壓網錨索和網片支撐，目前設計的壓網錨索跨度較大，加之采高越大，支架頂板壓力大，遇頂板破碎，因此很容易發生撕網、漏矸，末端掩護支架拉移困難等情況。使用三角區掩護支架組后，三臺掩護支架同時位于新網之下，可形成交叉保護，末端掩護支架的拉移更為安全、快速。（5）貫通后，三角區掩護支架組布置的位置一般都有一定的臺階，掩護拉移過程中支架總會出現左右移位，容易引起刮卡、咬架等情況，因此處理起來難度很大。以前采用在支架底座兩側和前后分別設計一個側推油缸，使用起來效果不是很理想。本次設計成調架橫梁，在拉移掩護過程中可通過調架橫梁調整支架位置，因此其應用范圍邊大，效果良好。

4 三角區掩護支架組應用注意事項

（1）工作面貫通后，由安裝的壓網錨索、托盤、鋼帶和鎖具要符合要求。網片預留的長度不低于0.5m，壓網處長余的網片可折疊壓實，保證錨索壓網強度，減少撕網概率。（2）綜采工作面貫通后，保證支架達到初撐力，拉架時不能擠壓預設的壓網錨索，留出安裝托盤和鋼帶的空間，嚴禁擠壓錨索，避免造成支架拉移寬度過大等情況，給后期回撤造成困難。（3）重視工作面液壓支架的維護要，對采煤過程中支架出現的問題要及時標注處理，不能處理的要掛好警示牌，支架在回撤過程中定期檢查支架是否有自卸現象，鑒于一般支架回撤前，支架的電液控制系統已經拆解，自動補壓已經失效，發現支架自卸后及時處理，保證支架對頂板的有效支撐。（4）三角區支架組使用的重要條件是貫通質量較好，底板比較平坦，自移邁步橫梁才能正常安裝到位，當坡度大時，橫梁的連接受到限制，邁步橫梁的強度不能保證。（5）掩護支架組合和掩護支架聯合供液時，要保證支架供液流量達到要求，避免掩護支架拉移時支架動作太慢，造成支架拉移困難。（6）三角區支架組的應用能夠實現支架回撤過程中無木料支護，在實際應用過程中如果出現掩護支架拉移困難，頂板壓力大等狀況，及時在三角區進行支護，保證支架的正?；爻?。（7）每班開工前，嚴格執行“準入制”，必須由安檢員及跟班副隊長認真檢查頂板和設備的完好狀況，發現問題先處理再施工，并做好記錄。（8）撤架過程中，遇到網包撕裂漏矸時，必須及時支設連鎖木垛。（9）聯巷口空頂面積較大，支架回撤過聯巷前必須在聯巷口支設木垛，確保支護強度。

5 三角區掩護支架組的應用效果

經濟效益方面，以往綜采工作面貫通質量較好時，采高在3.5m及以上支架回撤一般采用四臺掩護支架回撤工藝，使用三角區掩護支架組順序回撤支架工藝在正?；爻菲陂g實現無木料支護，木料消耗大大降低。以回撤5m采高支架為例，使用四掩護順序回撤支架，每臺支架撤出后在三角區位置支設一個單木垛和兩根圓木，平均支護高度為3m，每臺支架消耗150*150*1200型道木40根，按每根道木73.49元計算，消耗道木2940元/臺;6m圓木一根，按1772元/m計算，消耗圓木555元/臺;木料消耗累計3495元/臺。按照新輔巷多通道支架回撤工藝，正常條件下，支架回撤期間可實現無木料支護。300m工作面布置176臺5m液壓支架，可節省木料61.5萬元，經濟效果十分可觀。

安全保障方面，采用四或五掩護回撤支架時，三角區維護主要依靠木料支護，受限于支架調向空間需要，木料支護弊端顯現比較明顯，遇頂板破碎、壓力大時，經常出現末端掩護支架前出現很大的網包，使拉移掩護比較困難，有時出現撕網漏矸情況，作業人員的安全無法保證;采用新輔巷多通道支架回撤工藝后，原木料支護的位置由一臺掩護支架代替，控頂面積增大，支護強度提高，三角區維護顯得更為容易，不會發生撕網漏矸等安全事故，安全系數大大提高。

6 結語

“去產能”是當今煤炭市場的主題，如何在產能過剩的煤炭領域逆流而上是一個企業生存的關鍵。隨著礦井的高產高效和機械化、自動化水平的不斷提升，礦井對設備搬家倒面的要求不斷提高，安全、快速、低耗成為企業生產和發展的關鍵，邁步式三角區掩護支架組的應用很好的解決了這些問題。邁步式三角區掩護支架組最突出的優勢是用掩護支架代替木垛支護，支護的強度更高，更容易控制頂板，利用邁步橫梁實現掩護支架的自移，避免了利用絞車拉移過程中造成飛滑、斷繩等重大安全隱患，應用前景十分廣闊。成本控制以及預算方面均取得了良好的收益，從而能更好的適應與當前企業的發展要求，創造更大的經濟效益，在今后的實踐中，要進一步采取科學的技術、先進的工藝，適應行業可持續發展的需求。

參考文獻

[1] 周凱.邁步自移式三角區掩護支架組的研制與應用[J].山西科技，2016（4）：80-82.

收稿日期：2019-05-12

作者簡介：劉孔林（1979—），男，甘肅蘭州人，本科，工程師，研究方向：綜采工作面安裝回撤技術管理。

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