3314 綜采工作面設備回撤工藝的革新與應用

王力杰

（山西天地王坡煤業有限公司，山西 晉城 048021）

山西天地王坡煤業有限公司自組建以來已歷經綜采搬家倒面十余次，均使用絞車配合道軌對設備進行回撤，回撤效率低下，危險系數高。因而，如何優化綜采工作面設備回撤工藝，提高設備回撤的工效，降低危險系數成為阻礙煤礦可持續發展的重要難題[1-3]。

1 工程概況

山西天地王坡煤業有限公司主采3#煤層，煤層平均厚度5.5 m，煤層賦存穩定，結構簡單，傾角平緩。3314 綜采工作面位于井田中南部，工作面可采走向長度1 946.5 m，傾斜長度為175 m，煤層平均厚度為4.25 m，開采煤層為3#煤，煤層結構簡單。工作面直接頂為砂質泥巖，平均厚度為2 m；基本頂為石英砂巖，平均厚度為9 m。綜采工作面采用“U”型通風方式，運輸順槽進風，回風順槽回風，兩順槽設計凈寬度均為5000 mm，凈高度均為3400 mm。運輸順槽設備主要有皮帶輸送機、電站列車、轉載機、破碎機、運輸順槽超前支架等，工作面內設備主要有前后部刮板輸送機、采煤機、液壓支架等。

2 以往末采及設備回撤工藝

2.1 以往綜采工作面末采工藝

2.1.1 以往末采工藝

以往工作面末采期間頂板鋪設雙層金屬網，規格為10 m×1.2 m，每完成一個循環需聯網一次。在金屬網下方敷設鋼絲繩，間距1 m。停采工作面回撤通道寬度為4 m，高度為2.9 m。

2.1.2 以往工作面通道支護方式

工作面割完最后一刀煤后，對工作面內支架前梁處頂板及煤壁進行錨網支護。以往的回撤通道總體支護方案示意圖如圖1。工作面頂、幫支護要求及標準如下：

圖1 以往回撤通道總體支護方案示意圖（m）

（1）頂板支護

錨桿形式和規格：采用BHR500 材質、桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2400 mm。樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規格為MSCKb2335，另一支規格為MSZ2360。錨桿布置：每排2 根錨桿，間距為1000 mm，排距為1500 mm，靠近煤壁錨桿距幫500 mm。

錨索：1×19 股低松弛高預應力鋼絞線，直徑為22 mm，長度為7300 mm，樹脂加長錨固，采用一支規格為MSCKb2335 和兩支規格為MSZ2360錨固劑。錨索每6 架打設1 根，錨索間距為3000 mm，距幫1000 mm。尾部配有高強度錨具，配套高強度金屬托板規格300 mm×300 mm×14 mm。

（2）煤幫支護

錨桿形式和規格：采用BHR500 材質、桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2400 mm。樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規格為MSCKb2335，另一支規格為MSZ2360。錨桿布置：每排布置3 根錨桿，間距為1000 mm，排距為1500 mm，巷幫上部錨桿距頂板500 mm，底部錨桿距底板400 mm。

工作面兩端頭過渡支架頂梁及前梁上方沿走向穿一根長度為5000 mm 的工字鋼，每架不少于一根。工字鋼一端頂住煤幫，梁端支設單體柱。工作面內支架每架前梁上穿一根2000 mm 走向木頭，搭接長度不少于400 mm，另一端頂住煤幫，梁端支設單體柱。

2.2 運輸順槽設備回撤工藝

工作面停采后，將所有設備停電，完成電站列車高壓電纜的拆除后，依次對皮帶輸送機、電站列車、轉載機、破碎機、運順超前大架、前后溜機頭部進行解體，采用多個絞車接力，依次將設備拖至運輸順槽裝車點。使用絞車配合滑輪變向將工作面內的刮板輸送機和采煤機拖至回風順槽裝車點，然后用絞車配合裝車點處起吊點將設備裝入WC8 無軌膠輪車，將設備回收升井。

2.3 以往工作面支架回撤工藝

運輸順槽設備、刮板輸送機和采煤機回撤完成后，對工作面內液壓支架進行回撤。

使用絞車將液壓支架抽出、調向，然后將其拖運至停采面內裝車平臺處，通過裝車平臺將液壓支架裝入平板車封車，通過道軌將平板車轉運至運輸順槽換裝點，最后將支架裝入支架車運走。原設備回撤運輸系統示意圖如圖2。

圖2 原設備回撤運輸系統示意圖

3 末采及設備回撤工藝革新

3.1 末采及回撤通道支護工藝

3.1.1 末采工藝

3314 工作面末采期間頂板維護采用兩卷規格為90 m×12 m 的單層高強度聚酯纖維柔性網代替傳統的雙層金屬網。割煤時只需兩人分別在采煤機前后支架內操作手動絞盤將柔性網起吊和放下，代替了每個循環需進前部輸送機人工聯網的工藝。同時，為防止窩頭在回撤支架期間出現大面積來壓，末采期間將鋼絲繩的間距縮小，前五道鋼絲繩間距0.5 m，后八道鋼絲繩間距0.8 m。停采工作面回撤通道寬度為4.5 m，高度為3.1 m。

3.1.2 回撤通道支護工藝

（1）工作面頂板支護方式：錨索、纖維柔性網配合鋼筋梯子梁支護。3314 工作面回撤通道總體支護方案如圖3。

圖3 3314 工作面回撤通道總體支護方案圖（m）

頂板錨索布置：

第一步：3314 工作面末采開始做通道前（不再移架時），沿支架前梁處進行頂板錨索支護。錨索長度7300 mm，每2 架打一根錨索，錨索托盤要壓緊鋼絲繩。

第二步：煤機割通第一刀煤后支架打出伸縮梁支護頂板，然后進行“錨索+鋼筋梯梁”支護。錨索長度7300 mm，梯型梁間距1.5 m×3 孔，每兩架支護一次，需與第一步打設的錨索形成交叉支護，與第一步支護錨索間距為800 mm。

第三步：支架摘掉推移框架，將1 m 的一字梁放在推移框架前，從機頭到機尾推出前溜，煤機割最后一刀煤。割最后一刀時，須分段對頂板與煤幫進行及時支護，具體要求為：視頂板情況煤機每割20～30 架，對頂、幫進行支護，分4～6 次完成整個工作面支護。隔兩架支護一次，需與第二步支護形成交叉支護，且與第二步支護錨索間距為0.8 m。

（2）工作面煤幫支護方式：錨索配合鋼筋梯子梁支護，兩排錨索中間打設點錨桿支護。

錨索布置：鋼筋梯子梁，橫向布置，幫錨索排距1500 mm，每排2 根錨索，上下兩排錨索間距1800 mm，垂直煤幫打設，距離頂板、底板均為650 mm。

錨桿布置：錨桿排距1500 mm，每排1 根錨桿，距頂底板均為1550 mm，垂直頂板打設。

3.2 運輸順槽設備回撤工藝革新

運輸順槽設備拆除完成后，使用BYSX-10×2（A）型礦用液壓臂架式起吊裝置代替絞車將電站列車、皮帶輸送機、轉載機、破碎機、超前支架等設備依次裝入WC8 無軌膠輪車回收升井。液壓臂架式起吊裝置主要技術參數見表1。

表1 液壓臂架式起吊裝置主要技術參數

BYSX-10×2（A）型礦用液壓臂架式起吊裝置工作過程主要分為：巷道內運輸過程、支頂過程和吊裝過程。

巷道內運輸過程：起吊裝置可在巷道內獨立行走或通過輔助運輸設備牽引至作業地點或至切眼巷道。

支頂過程：當起吊重物時，必須使用機體尾部支頂裝置；四個支腿支起，履帶最高可升至250 mm，在確認履帶離開地面后，方可實施吊裝。

吊裝過程（無線遙控）：伸出伸縮臂、旋轉吊臂、落下吊臂、放出伸縮鏈、起吊。

3.3 工作面液壓支架回撤工藝革新

（1）液壓支架回撤前，首先對下端頭三角區進行抹角處理。抹角范圍為2500 mm×2500 mm 的等腰三角形，確保抹角后1#支架底座前沿至煤壁寬度7 m。對運輸順槽和停采工作面巷道底板鋪設高分子密度板，確保滿足支架車通行要求。

（2）使用TYH-600 型液壓支架調移裝置代替絞車完成支架回撤作業。具體技術參數見表2。

表2 液壓支架調移裝置主要技術參數

液壓支架調移裝置由斜臺、過渡臺、轉向臺、裝車臺、兩個牽引臂、兩個裝車臂和液壓系統組成。斜臺布置在支架底座前，可順利地將液壓支架引導至調向平臺之上；過渡平臺形成一個過渡段，將液壓支架整體擺正；轉向平臺使液壓支架抽出并逐漸調向90°；裝車平臺是使調向后的液壓支架向支架運輸車轉載；抬底裝置設置在裝車平臺的前部，對裝車平臺的高度進行調整，為液壓支架向支架運輸車上轉載創造條件。

使用TYH-600 型液壓支架調移裝置代替絞車完成抽架、調向、裝車、推調移裝置、拉掩護架等流程的集中機械化作業，支架車將液壓支架由工作面直接轉運至井底車場。

3314 工作面設備回撤運輸系統示意圖如圖4。

圖4 3314 工作面設備回撤運輸系統示意圖

4 結論

（1）末采期間使用高強度聚酯纖維柔性網代替金屬網，降低了勞動強度，提高了生產效率，也降低了人員進入前部輸送機聯網期間煤壁片幫傷人的安全風險。

（2）通過加強回撤通道頂幫錨網支護強度，取消了工作面背幫柱支護，在液壓支架回撤過程中未出現煤壁片幫的現象。

（3）使用BYSX-10×2（A）型礦用液壓臂架式起吊裝置代替絞車后，平均每班需投入人力由12人變為9 人，減人25%；每班回撤設備由9 車變為11 車。使用TYH-600 型液壓支架調移裝置代替絞車回撤液壓支架，回撤工作面單班作業人數由12人減至6 人，減人50%；完成119 個支架回撤共用時10 d，創公司單面支架回撤升井最短時間。

（4）首次在運輸順槽設備和液壓支架的回撤過程中取消了絞車運輸環節，設備均可實現遙控器遠程操作，避免了絞車運輸期間的鋼絲繩斷裂、跑車等風險帶來的安全隱患。