煤礦液壓支架回撤工藝與管理

胡 永

（大同煤礦集團恒寶源煤業有限公司， 山西 朔州 036012）

引言

當前煤礦開采主要依靠于大規模的普通機械開采、綜合機械化開采以及綜放的采煤方式，而這類采煤方式需要采用大量液壓支架，當一個工作面完成回采后需要將整個工作面的液壓支架運輸至地面檢測、維修或移動至新的工作面平面。液壓支架設備通常較為笨重、體積較大，工作面走向較長，因此，不僅對頂板的維護管理以及如何高效、安全進行液壓支架回撤提出了較高的要求。

1 常見支架回撤工藝

1.1 傳統支架回撤工藝

綜采工作面通常采用雙掩護架法進行綜放工作面內液壓支架的移架和回撤，該方法主要依靠兩臺掩護支架作為過渡支架對被撤出支護的頂板進行臨時支護，再通過密度木垛或點柱對采空區域進行支護，再通過人工和使用絞車等簡易設備完成支架移動。撤架過程中應加強對煤層頂板周期來壓的監控和頂板支護，及時進行相關調整確保支護能夠安全撤出。

雙掩護支架的回撤工藝通常為：將雙掩護支架應設置在回撤支架相互對應位置，并呈現并列排布，具體應與被撤支架的立柱作為參照，通過與煤壁前端的間距應不大于0.4 m的間距，兩支架平行間距應小于0.3 m，進行前后錯位時，間距應當小于1.5 m[1]；完成雙掩護支架的設置后，應通過鋼絲繩、吊鉤以及滑輪固定被撤支架的端部，通過液壓絞車將被撤支架水平方向移出，并且應超出原支護狀態下底座位置后停止，通過人工方式進行支架的轉向，轉向角度為90°，同時對被撤支架的原支護位置采用點柱或密集木垛進行頂板控制；完成支架轉向后再次通過鋼絞線、吊鉤和滑輪對支架端部進行固定，使用絞車使支架移動到設備吊裝位置后可裝車運離工作面；被撤支架完成撤出后應及時使用掩護支架進行接頂作業，進入到下一個支架的撤出工序。

1.2 專用支架回撤工藝與設備

1.2.1 回撤設備

傳統支架回撤技術中機械化程度低，大量步驟需要人工完成，需要占用大量人力并且回撤效率低下，同時人員直接進行回撤區域會存在一定安全隱患。專用支架回撤設備采用專用的液壓支架回撤平臺和回撤運輸車構成，可通過回撤平臺完成支架回收過程中的移出、轉向并可運輸至支架回撤車。該型設備的使用能夠將支架移出的固定和轉向過程所占用的時間大大縮減，同時避免人員長期暴露在采空區域。

液壓回撤設備通常由支護部和調向部構成，其中主要通過液壓機械進行驅動。以調向部為例，該部分由推移油缸、轉向輪、回撤平臺構成；而支護部分由液壓支架和支護橫梁構成，其支護原理基本與掩護支架使用的方式相同，全程采用液壓伺服進行控制，操作人員通過相應控制裝置完成設備操作，支架通過伸縮桿和橫梁相互連接，支架可通過伸縮桿單獨移動，也可以通過橫梁拉動三組支架同時后撤[2]。調向部分代替原來人工轉向和液壓絞車，將被撤支架移出工作面并直接進行被撤支架的轉向工作。同時液壓支架的回撤運輸車采用導軌式運動方式，相應的運輸能力提高，能夠單次完成多組液壓支架的運輸工作。

1.2.2 回撤工藝

1）前期準備工作。清理支架撤離通道內的雜物，避免不必要的干擾；使用錨桿、錨索、錨網以及護頂帶等措施對撤離支架上方的頂板進行必要的加固；檢測液壓支架狀態，及時對故障支架進行維修恢復。

2）回撤設備就位。在運輸巷內鋪設運輸鋼軌便于回撤平臺運輸和行走機構的運移；將回撤支護支架移動并設置在待撤液壓支架平行位置，進行支架安裝，并將回撤支架與平臺橫梁相互聯系；對回撤設備中的各液壓系統中的各管路、油缸及閥體進行檢查。

3）支架回撤。待撤支架完成牽引繩的聯結后，進行待撤支架降架處置，同時將支護支架伸出并完成頂板支護受力；撤架平臺通過驅動液壓油缸將待撤支架牽移至待轉位置，待轉位置應為相鄰未撤離支架底板后端；調向牽移部再次驅動液壓油缸并通過轉向輪完成待撤支架轉向，轉向角度為90°[3-4]；再次水平牽引將待撤支架運輸至運輸行走機構處，通過行走機構將待撤支架運離工作面。

4）下部支護支架降架后通過調向牽引部移動至下一待撤支架旁，進行支架牽引前的連接與相關檢查后進行到以下支架撤離階段。

1.3 兩種不同回撤方式的對比

1）牽引距離。傳統支架回撤技術需要通過鋼絞線以及滑輪對被撤支架進行固定并通過絞車牽引，絞車和回撤支架間的鋼絞線過長，導致受力狀態沒有專用回撤牽引車良好，同時安全性能較差。

2）轉向效率。傳統支架回撤需要人工輔助完成絞車和支架的轉向，增加人員的勞動強度，同時占用大量時間，采用調向牽引車可以直接通過液壓系統完成設備轉向。

3）設備安裝。傳統支架回撤設備簡單，但需要占用大量時間對被撤支架進行固定和拆卸，專用支架回撤設備的聯結簡單，同時動力驅動完成由液壓系統完成。

4）安全性。傳統支架的牽引固定和轉向需要大量人員，回撤區域存在頂板冒落危險，而人員需要長時間暴露在該區域進行作業，也就增加安全事故的幾率。

2 支架回撤安全技術措施

2.1 支架回撤頂板維護

支架回撤后原支架位置的頂板形成懸露，在無支護條件下懸露部分頂板在上覆圍巖壓力作用下可能會發生下沉和斷裂，導致支架抱死從而影響設備正常撤出。專用回撤設備配套有支護支架代替傳統支護方式的掩護梁結構，但根據需要沿一定間隔需要額外設置點柱加強支護。針對高冒區域點柱應當減少點柱間隔，一架一柱，同時沿掩護梁下側增加部分點柱。

2.2 通風管理

工作面液壓支架回撤階段應加強工作面內的通風管理，避免瓦斯積聚于局部供風量不足的現象發生，具體措施有：支架回撤區域使撤架通道構成局部通風的進風段，全段采用全負壓通風方式供風，并且根據《煤礦安全生產規程》中相關規定，支架回撤階段局部通風的供風量應≥600 m3/min；支架回撤期間應確保瓦斯高抽巷的正常工作，同時加強工作面上隅角管理，通過瓦斯抽放或局部通風稀釋等措施；對于回撤區域出現的局部瓦斯積聚或涌出，可適當通常壓風引射機或風障等措施進行處置進行瓦斯稀釋。

2.3 大傾角防滑措施

工作面大傾角區域進行支架回撤可能出現被撤支架滑動、傾斜，為了避免該類事故的發生應對支護的點柱進行聯鎖避免支護失效，同時對待撤支架通過錨鏈連接并隨支架撤出進行移設；同時支架和支柱撤出過程應通過兩臺慢速絞車同時進行，一臺進行出架的同時使用另一架對頂梁前端進行控制；同時大傾角平面易出現滑動的還有臨時堆砌的物料，所以實際作業過程中應避免大傾角平面進行物料堆積；大傾角工作面作業過程同時應避免沿傾角上下面進行平行作業。

2.4 高冒區域防冒落措施

工作面采空區上部形成高冒區域主要是煤體前方懸露頂板出現斷裂并有大量的裂隙發育所造成的，為了避免撤架階段出現不可預知的頂板冒落現象，應對高冒區域的頂板進行維護和加固，通常采用馬麗散等填充加固材料對破碎煤巖體進行加固提高煤巖體強度。同時應加強對頂板的支護，增加對高冒區域頂板進行支護的點柱和單體支柱的支護密度，對被撤支架區域的托棚也應通過增加點柱進行加強，避免支架撤出后造成托棚的垮塌；回撤過程中應及時對非正常失效的點柱應及時恢復，同時應需要在拆除的托棚和點柱的附近進行相應支護后再進行相應拆除作業。

3 結語

專用液壓支架回撤設備的應用不僅能夠極大地節約人力方面的投入，而且能縮短整個液壓支架回撤周期的時間，并確保整個撤架過程的安全性。