綜采工作面液壓支架快速回撤工藝優(yōu)化

郭 琛

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)綜采裝備安裝分公司，山西 大同 037003）

1 8311 工作面概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)塔山礦雁崖擴(kuò)區(qū)8311 工作面位于井田三盤區(qū)，工作面東部、南部、西部為實(shí)煤區(qū)，北部為盤區(qū)西翼回風(fēng)巷、皮帶巷、輔運(yùn)巷。

8311 工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，工作面走向長度為1200 m、傾向長度為210 m，工作面回采煤層為山西組4 號煤層，4 號煤層為半亮型、暗淡型煤，塊狀。本煤層屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，總厚度為2.00～3.60 m，平均厚度為2.80 m，利用厚度為1.80～3.30 m，煤層中普遍含有1 層夾石，局部含有2層夾石，平均傾角為3°。

根據(jù)8311 工作面采煤方式、煤層厚度及圍巖特征，本工作面中部采用ZZ10000/20/38 支撐掩護(hù)式液壓支架127 架、ZZG10000/20/38 過渡液壓支架5 架（頭2 尾3 過渡支架）、ZTZ10000/25/38 端頭液壓支架1 架。支架型號、采煤機(jī)截深確定工作面最小控頂距5.51 m，最大控頂距為6.31 m，端面距為0.45 m。

截至2020 年9 月21 日工作面已推進(jìn)1109 m，距停采線還剩7 m，工作面回采結(jié)束后需對工作面內(nèi)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)液壓支架進(jìn)行回撤。

2 液壓支架原回撤方案及問題分析

2.1 支架原回撤方案

1）工作面回采至距停采線4.0 m 處時液壓支架停止前移，采用采煤機(jī)施工回撤通道，回撤通道長度為210 m、寬度為4.5 m、高度為3.5 m，回撤通道頂板采用錨桿（索）、金屬網(wǎng)支護(hù)，護(hù)幫采用單錨桿支護(hù)。

2）回撤通道內(nèi)采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)回撤后，在工作面頭尾端以及中部每隔50 m 安裝一部雙向絞車，在回撤通道煤壁與底板處每10 m 施工一組拉架錨桿，每組2 根，錨桿外露長度為0.3 m，同時在回撤通道中部安裝一條軌道。

3）雙向絞車安裝后開始進(jìn)行支架回撤，首先利用機(jī)頭絞車及拉架錨桿將1 號、2 號支架拉出并調(diào)向，利用1 號、2 號支架作為掩護(hù)支架對回撤通道頂板進(jìn)行支護(hù)。

4）支架從機(jī)頭向機(jī)尾方向依次回撤，回撤時先將3 號支架拉至回撤通道，利用絞車及拉架錨桿進(jìn)行調(diào)向，然后裝車運(yùn)出，3 號支架運(yùn)出后及時將掩護(hù)支架前移一個步距（1.8 m），移架后對掩護(hù)支架與采空區(qū)側(cè)三角空頂區(qū)進(jìn)行支護(hù)。

2.2 主要存在的問題

1）支架回撤周期長。回撤通道施工12 d 后底板出現(xiàn)嚴(yán)重底鼓現(xiàn)象，對回撤通道軌道運(yùn)輸影響大，需對底鼓區(qū)進(jìn)行人工起底、澆筑等施工，施工周期長、勞動作業(yè)強(qiáng)度大；同時采用雙向絞車調(diào)向、拉架以及三角區(qū)支護(hù)時，施工周期長，平均每架支架回撤時長為3.5 h，每天回撤4 架，整個工作面支架回撤周期為32 d，支架回撤周期長，對工作面銜接影響大。

2）安全系數(shù)低。傳統(tǒng)移架工藝采用2 架端頭支架進(jìn)行掩護(hù)回撤，支架在回撤過程中掩護(hù)支架與采空區(qū)之間形成大面積懸頂，最大懸頂面積達(dá)20 m2，懸頂處傳統(tǒng)主要采用三組木垛和10 根單體柱進(jìn)行支護(hù)，隨著工作面支架回撤數(shù)量增加，工作面來壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，造成懸頂處頂板出現(xiàn)嚴(yán)重破碎現(xiàn)象，原木垛、單體柱支護(hù)效果差，導(dǎo)致局部支架出現(xiàn)壓架現(xiàn)象，威脅著工作面安全高效回撤。

3）回撤費(fèi)用高。由于受回撤通道底鼓影響，回撤通道內(nèi)安裝的軌道損壞嚴(yán)重，需定期進(jìn)行更換；同時懸頂處木垛及單體柱在應(yīng)力作用下出現(xiàn)嚴(yán)重變形現(xiàn)象，增加了回撤工作面設(shè)備維修費(fèi)用及支護(hù)成本費(fèi)用。

3 液壓支架回撤工藝優(yōu)化

3.1 支架回撤工藝優(yōu)化

為了提高工作面液壓支架回撤效率，保證支架回撤安全，決定對8311 工作面支架回撤工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，將原掩護(hù)支架數(shù)量增加至3 架，采用單軌吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)軌道運(yùn)輸[1-3]，并投入液壓抽架平臺進(jìn)行支架抽架、導(dǎo)向等工序。

3.1.1 回撤掩護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化

1）由于傳統(tǒng)掩護(hù)系統(tǒng)主要采用2 架支架進(jìn)行掩護(hù)，掩護(hù)面積小，造成三角區(qū)懸頂面積大，頂板破碎嚴(yán)重，所以決定增加掩護(hù)支架的數(shù)量，由2 架增加至3 架，在提高支護(hù)面積的同時減小三角區(qū)懸頂面積。

2）首先采用液壓抽架平臺將4 號、5 號支架抽出并進(jìn)行調(diào)向，對4 號、5 號支架處采用密集單體柱支護(hù)；支架抽出后將1 號、2 號支架依次抽出并調(diào)向，1號支架緊貼巷幫，3 號支架調(diào)向后實(shí)現(xiàn)3 號支架同步支護(hù)，如圖1 所示。

3）掩護(hù)支架調(diào)向后對三角區(qū)懸頂支設(shè)一架木垛，并采用單體柱支護(hù)，單體柱采用“兩架一梁”支護(hù)方式，采用π 型頂梁，頂梁長度為1.5 m，與傳統(tǒng)單體柱相比，該支護(hù)強(qiáng)度高，單體柱變形率低。

3.1.2 液壓抽架平臺應(yīng)用

1）傳統(tǒng)拉架系統(tǒng)主要采用雙向絞車及拉架錨桿對支架進(jìn)行拉架、調(diào)向，為了提高拉架效率，決定采用液壓抽架平臺，該裝置具有拉架、調(diào)向、支護(hù)等功能[4-5]；抽架平臺液壓系統(tǒng)與支架液壓系統(tǒng)串聯(lián)，拉架時先對支架進(jìn)行降架處理，然后利用牽引機(jī)構(gòu)將支架拉至平臺上，利用裝置中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對支架進(jìn)行調(diào)向處理。

2）當(dāng)支架運(yùn)出后將抽架平臺液壓系統(tǒng)與3 架掩護(hù)支架液壓系統(tǒng)串聯(lián)，并將牽引機(jī)構(gòu)分別與1 號、2 號、3 號支架連接，前移掩護(hù)支架順序為1 號→2號→3 號支架；移架工序為先對1 號支架進(jìn)行降架處理，然后利用牽引機(jī)構(gòu)將1 號支架前移一個步距（1.75m）；1 號支架移架到位后及時升架，然后依次移2 號、3 號支架，移架工序與1 號支架相同。

3.1.3 單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)

為了解決傳統(tǒng)有軌運(yùn)輸時，受底鼓影響導(dǎo)致軌道變形嚴(yán)重，支架運(yùn)輸危險系數(shù)高等技術(shù)難題，決定對原支架運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，安裝一套單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)，首先在回撤通道頂板安裝單軌吊梁，每根道吊梁長度為1.5 m，并采用錨桿與頂板進(jìn)行固定，當(dāng)支架抽出后及時采用單軌吊運(yùn)出工作面。

3.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

為了驗證支架回撤方案優(yōu)化后取得的效果，分別從支架回撤周期、經(jīng)濟(jì)效益等兩方面進(jìn)行對比分析。

3.2.1 縮短支架回撤周期

采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行支架回撤時，8311 工作面支架回撤周期為32 d，而回撤工藝優(yōu)化后支架回撤周期為21 d，縮短了11 d，大大縮短了支架回撤周期，如表1 所示。

表1 回撤工藝對比

3.2.2 降低回撤費(fèi)用

8311 工作面采用傳統(tǒng)支架回撤工藝時，由于工作面軌道損壞、單體柱等設(shè)備損壞嚴(yán)重，支護(hù)設(shè)木垛數(shù)量多，設(shè)備維修及支護(hù)費(fèi)用達(dá)47.8 萬元，而回撤工藝優(yōu)化后設(shè)備損壞量減少，設(shè)備維修及支護(hù)費(fèi)用減少了28.9 萬元；同時優(yōu)化后回撤工藝縮短了11 d 回撤工期，按每天工作面18 人計算，每人每天勞動費(fèi)用為400 元，每天勞動費(fèi)用7200 元，11 d 可減少勞動費(fèi)用為7.92 萬元。

4 結(jié)語

綜采裝備安裝分公司對塔山礦雁崖擴(kuò)區(qū)綜采工作面?zhèn)鹘y(tǒng)支架回撤工藝進(jìn)行合理優(yōu)化后，與傳統(tǒng)回撤工藝相比，提高了支架回撤周期，降低了支架回撤勞動作業(yè)強(qiáng)度，保證了支架回撤安全，解決了復(fù)雜條件下工作面支架回撤難度大、效率低等技術(shù)難題，取得了顯著應(yīng)用成效。