綜采工作面回撤三角區掩護支架組設計及應用分析

劉號兵

（晉能控股煤業集團晉城事業部晟泰機電安裝分公司， 山西 晉城 048000）

1 工程概況

在煤炭開采中，對各個環節進行銜接的是綜采工作面所進行的搬家倒面。現在，輔巷的多通道回撤工藝被應用到礦井中，主要回撤的是綜采設備，回撤液壓支架時，所使用的方式是逐臺回撤、臨時支護[1-2]。當進行回撤時，就會有三角區形成，構成三角區的是跨落的頂板、專用的掩護支架、需要回撤的支架三者相交的位置，因為三角區的空間比較狹窄，缺少支護機械化的條件，只能采用原木點柱與井字形的木垛來進行聯合支護，圖1 為其聯合支護示意圖，特別是綜采工作面大于5.8 m 的液壓支架的回撤，設備噸位比較重，有比較大的壓力作用到頂板中，當支架在回撤之后，使管理三角區的頂板的難度變大，原有支護的設備與方式已無法滿足作業要求。

圖1 井字形木垛和原木點柱聯合支護示意圖

2 研制回撤三角區掩護支架組

研制的回撤三角區掩護支架組的目的是要使回撤作業的工藝與液壓支架回撤端頭的頂板機械化支護的所有要求得到滿足，就要研究三角區支架組的結構布置與結構參數、三角區支架組和別的設備在空間位置彼此是合理配套等[3-4]。

1）經過研究三角區圍巖所具有的適應性與液壓支架的架型，就可以對掩護支架所具有的結構形式進行確定來對該區域所具有的礦壓進行研究與分析，所選擇支架形式一定是合理的。四柱支撐式液壓支架與兩柱掩護式液壓支架構成了支架組，且都是1 架，四柱支撐式液壓支架用于前架，兩柱掩護式液壓支架用于后架，型號分別是ZZ12000/29/45、ZZ12000/20/40[5]。

2）研究三角區的控制系統與其掩護支架組進行移架的措施，推移千斤頂會對其掩護支架進行聯接，且推移千斤頂是2 根，且在兩架底座的中間，并且兩架支架的作用是相互的，2 架支架的支點分別是對方，使自移的邁步式得以實現。由于要對三角區工況的復雜性進行應對，就要把電液控制系統配置到支架中，且二者是相對應的，在控制時，所使用的控制方式是遠程無線，使支架組機械化自移得以實現，防止多次對絞車牽引進行使用等作業來把勞動強度與作業風險提高，圖2、圖3 為三角區掩護支架組結構與布置示意圖。

圖2 三角區掩護支架組結構示意圖

圖3 三角區掩護支架組布置示意圖

3）研究頂板所具有的適應性，聯接前架的伸縮桿和其頂梁的是十字接頭，使頂梁向左右與前后的擺動得以實現，對其頂板條件進行適應。

4）最關鍵的創新點：以神府煤田所使用的搬家倒面方式為例，得出特殊支架的所有參數，且特殊支架是2 臺，獨創性存在于支架關鍵配件中，如聯接油缸、立柱、頂梁等；創新性存在于圍巖所具有的適應性與其液壓支架的架型中，在對通道進行回撤時，有比較大的壓力作用于頂板中，尤其是在采空區附近有不小的作用力且是側向的，經過研究與分析該區域所存在的礦壓，在選擇支架時不僅要確保其他復雜的力不影響其穩定性，還要確保支架回撤后跨落的頂板不影響支架所在位置[6-7]。當研究三角區的控制系統與其液壓支架組的移架方式時，該地區有比較差的作業條件與地質條件，所以，該區的掩護支架組使機械化的自移得以實現，可以防止多次對絞車牽引進行使用而使勞動強度與作業風險提高；遠程遙控系統控制使用到支架組，這樣極易操作[8]。

5）三角區回撤掩護支架組的推廣，對安全回撤操作、提高回撤效率、減少生產成本具有重大意義，與傳統的木點柱+木垛聯合支護的工藝相比，不僅節省人工與道木，還使生產更加安全，也符合我國有關的理念，于此同時，也逐漸完善了其回撤更加機械化[9]。

3 應用效果分析

其掩護支架組的應用可以解決行業難題，如三角區由于狹小的空間不能使用機械支護時，該設備投入使用之后，工作面回撤的支護材料節約60%，節省了20 萬元左右；同時，回撤1 個項目就能節省40 個臺班，費用節省4 萬元左右；省去了未垛的搭設，不但節省了人工，還提升了施工的效率，節省了1 d 的回撤周期，降低了成本。在計算回撤工作量時，依據1 年回撤項目一共有25 個，就能創造出600 萬元/a 的經濟效益。能夠對原支護方式進行改進，可以防止三角區下有員工在空頂處作業，使回撤通道具有更強的支護強度，使作業人員和回撤設備更加安全。

把該支架組應用到晉能控股煤業集團某礦25209 工作面的回撤項目，工作面由于機械化支護而使其回撤效率提高，降低了工人勞動強度，使回撤速度加快，勞動作業更加安全。通過現場應用得知，頂板能夠被該設備進行控制，而且還使布置設備的空間配套與回撤工藝的改變等有關要求得到滿足。