現(xiàn)有錨索退錨裝置的缺點(diǎn)及解決方法的設(shè)想

劉 勇，馬 冰，段書武

（1.天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京100013；2.煤炭科學(xué)研究總院開采設(shè)計(jì)分院，北京100013）

現(xiàn)有錨索退錨裝置的缺點(diǎn)及解決方法的設(shè)想

劉 勇*1,2，馬 冰1,2，段書武1,2

（1.天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京100013；2.煤炭科學(xué)研究總院開采設(shè)計(jì)分院，北京100013）

實(shí)踐證明，綜采工作面回采巷道在回采動(dòng)壓影響下，錨網(wǎng)索組合支護(hù)具有良好的支護(hù)效果。但是，由于錨網(wǎng)索組合支護(hù)作用，回采巷道頂板不能隨采面推進(jìn)而及時(shí)冒落，對(duì)煤礦生產(chǎn)和安全造成了一系列新的問題，通常會(huì)采用放炮強(qiáng)制放頂、水力壓裂放頂、錨索退錨等支護(hù)解除的方式處理未及時(shí)冒落的頂板。從現(xiàn)行錨索退錨裝置的缺點(diǎn)入手，尋求改進(jìn)退錨裝置的方法，使其能更好的廣泛應(yīng)用。

退錨；解除；懸頂

1 概述

目前，全國大部分煤礦的綜采工作面回采巷道的支護(hù)均采用了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式，巷道支護(hù)效果比較好，在回采動(dòng)壓影響下，也無須維護(hù)。實(shí)踐證明，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)具有良好的支護(hù)效果，對(duì)保持回采巷道斷面、簡(jiǎn)化采煤工作面端頭工序、提高采面單產(chǎn)極為有利。但是，由于錨網(wǎng)索組合支護(hù)作用，回采巷道頂板不能隨采面推進(jìn)而及時(shí)冒落，這對(duì)煤礦生產(chǎn)和安全造成了一系列的問題：

（1）造成初放頂板難以及時(shí)冒落，初次垮落步距加大，對(duì)初放期間頂板管理帶來困難。工作面回采初期，頂煤比較完整，放煤困難，為提高初次放煤回收率及盡快達(dá)到放煤標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在工作面開采前采取退錨措施，加快頂煤的破碎。兩巷錨網(wǎng)索支護(hù)不解除，給工作面端頭頂板帶來困難。

（2）造成工作面上下端頭后方較大范圍的懸頂，常形成深達(dá)幾十米甚至上百米的采空區(qū)，形成通風(fēng)死角，懸頂三角區(qū)瓦斯聚積，成為“瓦斯積聚庫”，常常造成瓦斯超限，嚴(yán)重影響通風(fēng)安全，給采面帶來重大安全隱患。

（3）巷道頂板不垮落，增加了懸頂長(zhǎng)度，對(duì)端頭頂板管理造成困難，在下一個(gè)區(qū)段巷道布置時(shí)，區(qū)段煤柱壓力增大，對(duì)煤柱穩(wěn)定性造成了一定的影響，也使下一區(qū)段巷道維護(hù)困難。

針對(duì)以上問題，目前通行的辦法有水力壓裂弱化巷道頂板、放炮強(qiáng)制放頂、提前對(duì)錨網(wǎng)索進(jìn)行解除的方式來處理未及時(shí)冒落的頂板。但是，放炮強(qiáng)制放頂安全風(fēng)險(xiǎn)高且火工品領(lǐng)用受限嚴(yán)重；而水力壓力放頂?shù)募夹g(shù)要求高、裂隙的走向和開度的判斷標(biāo)準(zhǔn)不明確且成本較高，所以煤礦通常使用的是提前對(duì)錨索應(yīng)力解除的方法來處理未冒落的頂板。但是由于現(xiàn)有錨索退錨裝置的不可靠性，往往退錨的速度和效率很不高，本文針對(duì)錨索提前解除所使用的機(jī)具和工藝入手，提出錨索退錨機(jī)具的缺點(diǎn)及解決方法。

2 用錨索退錨機(jī)的組成及工作原理

2.1 錨索工作原理

錨索鎖具分為錨具外套和內(nèi)部工作錨具，內(nèi)部工作錨具內(nèi)有螺紋，可以增加與錨索鋼絞線的摩擦系數(shù)。由于鎖具和錨索鋼絞線之間有自鎖作用，在工作狀態(tài)下，頂板壓力作用于托盤，托盤將壓力經(jīng)索具傳遞至錨索鋼絞線，起到支護(hù)頂板的作用。隨著巷道頂板下沉，錨索的受力越來越大。工作原理如圖1所示。

2.2 錨索退錨機(jī)的組成

礦用錨索退錨機(jī)具是由手動(dòng)液壓泵和退錨千斤頂及高壓膠管組成。手動(dòng)液壓泵和退錨千斤頂是用高壓膠管通過快速接頭連接。礦用錨索退錨機(jī)具實(shí)物如圖2所示。

2.3 退錨器工作原理

退錨器主要是通過退錨千斤和手壓泵配合來完成工作的，基本原理是當(dāng)退錨器的內(nèi)置退錨卡緊器鎖緊錨索鋼絞線后，給退錨千斤加壓，隨著壓力的不斷加大，退錨千斤頂壓器頂起被退錨索的錨具外套和頂板，使錨索內(nèi)部工作錨具和錨具外套分離，實(shí)現(xiàn)退錨。退錨裝置機(jī)構(gòu)圖如圖3所示。

圖1 錨索工作原理圖

圖2 礦用錨索退錨機(jī)

圖3 退錨裝置機(jī)構(gòu)圖

3 礦用錨索退錨機(jī)的缺點(diǎn)

目前，礦用錨索退錨機(jī)雖然被廣泛使用，但在各煤礦生產(chǎn)應(yīng)用中，使用起來仍有一些不便之處。對(duì)各煤礦進(jìn)行了大量的實(shí)地調(diào)研，了解了錨索退錨機(jī)具在井下實(shí)際環(huán)境中的使用情況，并通過和一些現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和工作人員交流，現(xiàn)行使用的退錨機(jī)在實(shí)際工作過程中仍存在一些缺點(diǎn)和不足。

3.1 可靠性不高

退錨時(shí)，在加壓過程中，錨具的錨環(huán)和錨塞的分離時(shí)判斷是否繼續(xù)加壓的標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)生分離則停止加壓，如果未發(fā)生分離則手動(dòng)泵繼續(xù)加壓。然而通常工作人員判斷錨塞和錨環(huán)是否分離以及是否繼續(xù)加壓完成完全是依靠個(gè)人的工作經(jīng)驗(yàn)來判斷，這樣難免會(huì)導(dǎo)致加壓的精確度不高，而加壓過大或過小都會(huì)給退錨工作帶來一定的困難和危險(xiǎn)。如果加壓過小，很難把錨塞從錨環(huán)中取出；如果稍有不慎加壓過大，對(duì)錨索鋼絞線的拉力超過了錨索的設(shè)計(jì)承載力，則有可能把錨索拉壞。

3.2 勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)力需求高

由于錨索均分布在巷道的頂板，而在退錨時(shí)需將退錨千斤頂拿到巷道頂部與鋼絞線相連，可是由于高度的原因，在退錨過程中工作人員必須隨身攜帶梯子，攀爬著來進(jìn)行退錨工作，這樣務(wù)必給工作人員帶來了額外的較大的工作強(qiáng)度。而由于巷道的實(shí)際環(huán)境原因，在使用梯子時(shí)還需要另外一個(gè)工作人員來進(jìn)行扶持，這樣整個(gè)退錨過程至少需要3個(gè)工作人員來完成。占用了勞動(dòng)力，增加的煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了效益。

3.3 具有一定的危險(xiǎn)性

在退錨加壓過程中，需要人工取下錨塞，具有一定的危險(xiǎn)性，另外在整個(gè)退錨加壓過程中，工作人員需要反復(fù)攀爬梯子來判斷是否繼續(xù)加壓，且退錨之后還需取下錨具，這樣反復(fù)的攀爬梯子也會(huì)給工作人員的人身安全帶來威脅。

4 錨具和退錨機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

4.1 錨具的改進(jìn)

通過改變錨塞的外形和尺寸，使其更好的配合退錨機(jī)具的使用，如圖4所示。

圖4 錨塞外形和尺寸前后變化圖

4.2 退錨機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

退錨機(jī)構(gòu)的改進(jìn)如圖5所示。從圖5中的相對(duì)位置看，在向油缸大腔注油時(shí)首先活塞右移至棕色活塞桿頂?shù)藉^杯做支撐點(diǎn)，繼續(xù)注油缸體會(huì)拉動(dòng)滑塊左移并拉動(dòng)錨塞，當(dāng)錨塞與錨杯分離后也就使錨具整體脫離了鎖緊的工作狀態(tài)。回程時(shí)油缸小腔注油直至活塞移至最左端，此時(shí)滑塊可以徑向張開。

圖5 改進(jìn)后退錨機(jī)構(gòu)與改進(jìn)后錨塞配套圖

4.3 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

4.3.1 提高了退錨的可靠性，提高了退錨效率

退錨時(shí)，在加壓過程中，能準(zhǔn)確判斷錨具的錨杯和錨塞的分離，避免了由工作人員通過經(jīng)驗(yàn)判斷錨塞和錨環(huán)是否分離的可能。避免了由于過度加壓，導(dǎo)致對(duì)錨索鋼絞線的拉力超過了錨索的設(shè)計(jì)承載力，破壞錨索的可能。提高了退錨的可靠性和退錨效率。

4.3.2 降低了退錨的危險(xiǎn)性

在退錨加壓過程中，無需人工取下錨塞，降低了退錨的危險(xiǎn)性。另外在整個(gè)退錨加壓過程中，工作人員也無需反復(fù)攀爬梯子來判斷是否繼續(xù)加壓，降低了給工作人員的人身安全帶來的威脅。

5 應(yīng)用前景

通過以上的改進(jìn)，我們相信可以開發(fā)出快速高效的錨索退錨裝置，可實(shí)現(xiàn)錨索的快速退錨，錨索的退錨效率能提高20%，錨索的退錨率能達(dá)80%以上，而且在退錨過程中減少了人為的影響因素，應(yīng)用前景十分廣闊。

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TD353

A

1004-5716(2015)11-0138-03

2015-06-15

2015-06-15

開采設(shè)計(jì)事業(yè)部科技創(chuàng)新基金資金資助項(xiàng)目（KCSJ-QNCX-2014-03）。

劉勇（1981-），男（漢族），江蘇南通人，副研究員，現(xiàn)從事巷道支護(hù)技術(shù)及巷道化學(xué)加固技術(shù)研究工作。