綜采工作面支架回撤新技術(shù)應(yīng)用

郭三峰

(霍州煤電 李雅莊煤礦，山西 霍州 031400)

工作面在回采任務(wù)結(jié)束后需要將設(shè)備、材料等回撤出工作面，在此過程中，工作面支架回撤作為最后一環(huán)具有十分重要的意義[1-6]。本文以李雅莊煤礦2-611工作面為研究對象，應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行支架回撤。

1 工程概況

李雅莊煤礦開采2號煤層，其中2-611工作面煤層平均厚度為3.2 m，切巷長度為205 m，支架數(shù)量為118架。工作面布置兩條巷道，采用一進(jìn)一回的通風(fēng)方式，其中正巷進(jìn)風(fēng)，副巷回風(fēng)。正副兩巷掘進(jìn)期間均鋪設(shè)一套單軌吊，用于解決生產(chǎn)作業(yè)期間的設(shè)備和材料運輸問題。

2 傳統(tǒng)回撤方案

2.1 作業(yè)流程

綜采工作面?zhèn)鹘y(tǒng)支架回撤方案較為繁瑣，主要包括前期運輸系統(tǒng)的形成，即分別在工作面軌道系統(tǒng)巷、切巷起底和釘?shù)溃c軌道大巷形成環(huán)網(wǎng)；抽架系統(tǒng)的形成，即在工作面預(yù)安裝一臺回柱絞車，利用導(dǎo)向滑輪進(jìn)行預(yù)抽架作業(yè)、支架上平臺作業(yè)和掩護(hù)架支護(hù)作業(yè)，在掩護(hù)架后每隔10 m支設(shè)一個木垛來保證切巷正常通風(fēng)，具體操作流程如圖1所示。

圖1 作業(yè)流程圖

2.2 存在的問題

1) 準(zhǔn)備時間長，抽架效率較低。一方面回撤前期需要對回撤通道底鼓段進(jìn)行人工起底作業(yè)，通常起底厚度為0.5～0.8 m，局部1.0 m，起底周期至少1周；另一方面切巷抽架期間需要通過單體支柱和回柱絞車反復(fù)調(diào)整支架，平均抽裝一臺支架需要3～4 h，一個圓班能夠抽裝支架為3～4臺。

2) 作業(yè)過程危險系數(shù)高。傳統(tǒng)回撤方案使用兩臺支架作為掩護(hù)架，這就造成掩護(hù)架與老山側(cè)采空區(qū)形成的三角區(qū)面積較大，通常情況需要支設(shè)約20根單體支柱來維持頂板穩(wěn)定，遇到頂板破碎和頂板壓力大時，特別容易造成壓架(柱)、死架(柱)等問題。此外抽架、掩護(hù)架前移及回柱作業(yè)都是通過回柱絞車完成，人為操作過程中危險系數(shù)相對較大。

3) 投入費用高。根據(jù)以往工作面統(tǒng)計，為保證回撤巷道正常通風(fēng)，僅木材一項投入費用約60萬元。

3 新技術(shù)應(yīng)用

結(jié)合礦井現(xiàn)狀，針對傳統(tǒng)方案中存在的問題，提出使用技術(shù)成熟的單軌吊回撤替代絞車回撤支架；投用新式抽架液壓系統(tǒng)進(jìn)行抽架、導(dǎo)向、拖拉掩護(hù)架作業(yè)；增加一架掩護(hù)支架，減小三角區(qū)面積，增加回風(fēng)通道斷面方案，如圖2所示，具體如下：

1) 增強掩護(hù)系統(tǒng)?；爻吠ǖ罃嗝娌蛔?，切巷掩護(hù)架數(shù)量由2架增加至3架，很大程度上延緩了采空區(qū)頂板下沉，從而間接增大了采空區(qū)矸石與煤壁間距離，確保了掩護(hù)架后回風(fēng)通道斷面，降低了木垛使用數(shù)量。同時掩護(hù)架、支架及老山采空區(qū)形成的三角區(qū)面積減小，單體支柱使用數(shù)量迅速減少，降低了回柱危險系數(shù)。

2) 新式抽架平臺。切巷掩護(hù)架形成后，應(yīng)用新式抽架平臺進(jìn)行作業(yè)，其中抽架平臺與預(yù)抽支架，抽架平臺與掩護(hù)架通過液壓系統(tǒng)連接作業(yè)。抽架時預(yù)抽支架降架，以抽架平臺為基點，通過牽引鏈牽引到抽架平臺上，在牽引過程中，使液壓支架在抽架平臺上旋轉(zhuǎn)90°；移步時抽架平臺與掩護(hù)架互為基點，通過抽架平臺的交替伸縮與掩護(hù)架的升起與降落，實現(xiàn)掩護(hù)架與抽架平臺互相移動，步距為1.75 m(支架寬度)。

3) 單軌吊運輸。末釆期間在切巷回撤通道內(nèi)預(yù)先安裝單軌吊梁，與軌道大巷形成環(huán)網(wǎng)。具體標(biāo)準(zhǔn)為單軌吊梁距煤幫距離1.5 m，選用長為2.25 m型軌梁，起吊軌梁錨桿選用D20×2 500型高強螺紋錨桿，采用1條Z2388和1條CK2340錨固劑進(jìn)行錨注。當(dāng)抽架平臺將支架抽出、導(dǎo)向后 ，使用單軌吊將支架運出工作面。

圖2 回撤平面圖

4 技術(shù)效果

根據(jù)統(tǒng)計，通過應(yīng)用新式抽架技術(shù)，工作面回撤效率明顯提升，傳統(tǒng)回撤技術(shù)至少需要1.5個月時間才能將工作面設(shè)備和材料回撤完畢，使用新式技術(shù)只需要1個月時間，其中僅切巷支架回撤比以往節(jié)約一半時間，見表1。

表1 抽架時間消耗對比

新式回撤技術(shù)極大程度上節(jié)約了成本投入，一般傳統(tǒng)回撤需要投入費用約150～180萬元，新式技術(shù)僅需約100萬元，其中道木使用一項節(jié)約20萬元，見表2。

表2 木材消耗

應(yīng)用新技術(shù)，具有很多積極作用，如加快工作面抽架速度，在礦壓顯現(xiàn)前抽架避免了壓架、死架現(xiàn)象的出現(xiàn)；實現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控單軌吊、抽架及移架，減少了操作風(fēng)險點；保證了回風(fēng)通道的斷面，避免了工作面無風(fēng)、弱風(fēng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

5 結(jié) 語

綜采工作面支架回撤新技術(shù)應(yīng)用，極大促進(jìn)了本礦井工作面銜接，為其他類似礦井工作面的支架回撤提供寶貴的經(jīng)驗借鑒。