綜采工作面液壓支架快速回撤技術(shù)

韋寶寧

(榆林匯森煤礦建設(shè)運營有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

綜采工作面的搬家倒面是礦井的重要生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，也是實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的重要環(huán)節(jié)，其中最重要的工作為液壓支架的回撤。液壓支架體積大、重量重，如何在保障工作面頂板支護(hù)安全條件下實現(xiàn)快速回撤，縮短工作面搬遷時間是工作面回撤的關(guān)鍵。文中以馮家塔煤礦1405工作面支架回撤為例，介紹采用原工作面液壓支架作為掩護(hù)支架的快速回撤技術(shù)。

1 工程概況及地質(zhì)條件

1405工作面停采線附近煤層埋深73.1～80.8 m，工作面中部埋深較大，兩側(cè)埋深相對較淺。停采線位置煤層頂板直接頂為炭質(zhì)粉砂巖，厚約1.2 m，基本頂為粉砂巖～中粒砂巖，厚約3.0～5.4 m，煤層直接底為砂質(zhì)泥巖，厚約1.3 m。

從工作面機(jī)頭到機(jī)尾分別布置ZYT8500/20/42型端頭架2架，ZYG8500/20/42型過渡支架1架，ZY8500/20/42中部架134架，ZYG8500/20/42型過渡支架1架，ZYT8500/20/42型端頭架3架，共141架。

2 回撤前準(zhǔn)備工作

2.1 回撤通道鋪網(wǎng)

1405綜采工作面采用采煤機(jī)自擴(kuò)回撤通道，礦用高強(qiáng)度聚酯纖維柔性網(wǎng)配合鋼絲繩、錨桿、錨索、托梁、π型梁棚支護(hù)頂板的方式支護(hù)回撤通道。

工作面推采至距預(yù)定停采線15 m時，每隔2臺液壓支架，在液壓支架頂梁正中間平齊前梁施工一排錨桿，錨桿規(guī)格為φ20 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，間距3.5 m，錨桿施工位置保證不影響安裝托盤和割煤，然后掛網(wǎng)。

工作面從鋪網(wǎng)線向前推采8.8 m后，工作面頂板采用纖維網(wǎng)+托梁+錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，錨桿間、排距為0.8 m×0.8 m，錨桿錨固力≥105 kN，錨桿規(guī)格為φ20 mm×2 500 mm螺紋鋼錨桿，錨桿托盤規(guī)格為150 mm×150 mm×12 mm，樹脂錨固劑規(guī)格為CK2360。

2.2 擴(kuò)幫

回撤通道寬4.2 m，高3.2 m，如圖1所示。

工作面從鋪網(wǎng)線向前推采10.4 m后，工作面頂板采用纖維網(wǎng)+托梁+錨桿+錨索進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，錨桿參數(shù)不變，錨索布置方式為“五花眼”，間距3.2 m，排距1.6 m。每根錨索使用3節(jié)樹脂錨固劑，錨索錨固力不小于150 kN，錨索規(guī)格為φ15.24 mm×8 000 mm，錨索托盤規(guī)格為300 mm×300 mm×12 mm，樹脂錨固劑規(guī)格為CK2360。同時液壓支架與刮板輸送機(jī)開始脫鉤，推移刮板輸送機(jī)改用單體液壓支柱沿著割煤方向順序推移，并采用從工作面機(jī)頭向機(jī)尾擺采方法形成回撤通道。為了防止回撤通道內(nèi)頂板發(fā)生局部冒頂，在回撤通道內(nèi)40#～100#液壓支架架間架設(shè)1根π型鋼梁(一梁四柱)。在每臺液壓支架下方打設(shè)2根單體液壓支柱。

逐步形成回撤通道時，在煤壁處施工2排錨桿，上排距頂板為0.5 m，下排距底板為1.3 m，錨桿間距為1.5 m，幫網(wǎng)為2.5 m×30 m雙抗網(wǎng)，錨桿規(guī)格為φ16 mm×2 000 mm的圓鋼錨桿，樹脂錨固劑規(guī)格為CK2360。

2.3 絞車硐室及抹角

回撤通道形成前，在回撤通道正對的回順巷幫上，施工一個絞車硐室(長×寬×高=3.5 m×4.0 m×3.0 m)。待工作面設(shè)備回撤后，液壓支架回撤前，在回撤通道正對的運順巷幫上，施工一個絞車硐室。

回撤通道形成后，對兩出口煤壁進(jìn)行抹角，抹角半徑為5 m。抹角施工后，及時對頂、幫進(jìn)行支護(hù)，然后采用9.0 m π型鋼梁架棚(一梁六柱)進(jìn)行支護(hù)，在抹角處打貼幫柱并栓好保險繩。

圖1 回撤通道支護(hù)圖

3 回撤液壓支架工藝

3.1 掩護(hù)支架布置形式

回撤液壓支架從工作面中部開口向兩順槽逐架回撤，并采用雙掩護(hù)架邁步式。若頂板來壓，支架有明顯下沉?xí)r，根據(jù)現(xiàn)場具體情況臨時確定開口位置。

采用絞車將69#、70#液壓支架抽出拉走，在69#、70#架處打好木垛(木垛用0.2 m×0.2 m×1.3 m道木，打成1.4 m×1.3 m方形木垛)，然后撤出68#、71#液壓支架調(diào)向分別作為機(jī)頭、機(jī)尾靠近煤壁側(cè)掩護(hù)支架(68#為1#掩護(hù)架，71#為3#掩護(hù)架)；用回撤通道內(nèi)的絞車將67#、72#液壓支架撤出調(diào)向后，分別作為機(jī)頭、機(jī)尾靠近采空區(qū)側(cè)掩護(hù)支架與68#、71#架形成雙掩護(hù)架(67#為2#掩護(hù)架，72#為4#掩護(hù)架)，另行開口方式與其相同。

3.2 掩護(hù)支架的使用

掩護(hù)支架到位后，對掩護(hù)支架進(jìn)行調(diào)整(以1#、2#掩護(hù)架為例)，確保1#掩護(hù)架距煤壁距離不大于400 mm，2#掩護(hù)架靠近采空區(qū)布置，與1#掩護(hù)架間距≤300 mm，2臺掩護(hù)架并排布置，2#掩護(hù)架滯后1#掩護(hù)架不超過1 750 mm，采空區(qū)扇形處頂板鋼絲繩下使用木點柱(局部破碎段使用木垛進(jìn)行支護(hù))進(jìn)行支護(hù)。

掩護(hù)架在使用過程中每撤走一臺支架后，必須及時邁步向前拉掩護(hù)架，拉移到位后及時接頂，準(zhǔn)備回撤下一臺支架，要求掩護(hù)架每次拉移到位后，前梁不能超過被撤液壓支架的頂梁，依此類推。

3.3 支架回撤工藝

回撤中部架：當(dāng)67#、68#、71#、72#形成掩護(hù)支架后，依次從66#向機(jī)頭、73#向機(jī)尾回撤，直至回撤完。撤架時，首先收回被撤液壓支架推移千斤頂，把一臺滑輪固定在被撤液壓支架底座吊掛孔上，把另一臺滑輪固定在掩護(hù)支架底座吊掛孔上，然后絞車?yán)K鉤頭固定在掩護(hù)架另一吊環(huán)孔后，鋼絲繩繞過被撤液壓支架上滑輪后再繞過掩護(hù)支架上滑輪(固定滑輪用φ26 mm×92 mm鏈條配合馬蹄環(huán)鎖)，然后開動絞車進(jìn)行拉架，示意圖如圖2所示。

圖2 回撤支架示意圖

被撤液壓支架尾梁拉出超過相鄰被撤液壓支架底座時，停止絞車摘掉滑輪上的鋼絲繩，進(jìn)行液壓支架調(diào)向，然后采用已安裝好的倒架絞車將撤出的液壓支架拉移過撤架絞車后，采用運(回)順絞車硐室絞車將撤出的液壓支架拉移到工作面機(jī)頭(機(jī)尾)，然后裝車運走。若撤架通道內(nèi)條件允許時，液壓支架搬運車可直接進(jìn)入撤架通道內(nèi)將撤出液壓支架裝車運走。

支架回撤收尾工作：當(dāng)機(jī)頭(機(jī)尾)待撤液壓支架剩余2架時，用絞車硐室JSDB-19雙速絞車配合FBL-10多功能車將靠煤墻側(cè)掩護(hù)架掉頭撤走，撤出后必須在掩護(hù)架安設(shè)位置用木垛進(jìn)行支護(hù)，打設(shè)木垛前先打設(shè)一根木點柱用于觀測頂板壓力變化。將機(jī)頭(機(jī)尾)絞車硐室絞車用FBL-10多功能車?yán)浦吝\順(回順)巷道距停采線≥20 m處穩(wěn)固到位，采用交替邁步方式將機(jī)頭(機(jī)尾)剩余的2臺液壓支架和老空側(cè)掩護(hù)架向外拉移，每次邁步拉移距離不得超過1 m。在交替邁步拉移時，先拉移掩護(hù)架(也可根據(jù)現(xiàn)場情況而定)，隨著液壓支架向前拉移，當(dāng)3臺液壓支架前梁和停采線成一條直線時，先將老空側(cè)掩護(hù)支架撤出運走(也可根據(jù)現(xiàn)場情況而定)，在被撤液壓支架位置處打設(shè)木垛進(jìn)行支護(hù)，回收抹角處貼幫柱，再采用交替邁步方式繼續(xù)拉移剩余的2臺液壓支架，逐步撤出剩余的2臺液壓支架，撤出后，及時在封口位置打設(shè)2架木垛進(jìn)行支護(hù)，并設(shè)好警戒線，如圖3所示。

4 應(yīng)用效果評價

支護(hù)效果好：1405工作面使用掩護(hù)支架回撤時支護(hù)面積大，支撐阻力大，特別是對于頂板破碎段，掩護(hù)支架支撐垮落頂板，大大增加了現(xiàn)場的安全性。以往使用傳統(tǒng)的單體支柱配合木垛支護(hù)回撤通道頂板時，在頂板破碎段、采空區(qū)側(cè)垮落的巖石可能掩埋支柱、推垮木垛，造成單體回撤困難、傷人事故，作業(yè)現(xiàn)場危險性大大增加。

施工工藝簡單：1405工作面使用掩護(hù)支架施工工序簡單，僅用絞車?yán)浦烈?guī)定位置，簡化了工藝，降低了工人的勞動強(qiáng)度。

回撤工期縮短：每天三班回撤，回撤總用時3天零1個班，單日回撤最高52臺，大大提高了工作效率，縮短了回撤工期，實現(xiàn)了工作面的快速高效回撤。

材料消耗降低：傳統(tǒng)工藝每撤一臺支架打設(shè)1～2個木垛(32～64根道木)，回撤完整個工作面總用道木將近9 024根。使用掩護(hù)支架回撤完整個工作面僅使用4 050根道木，減少了材料消耗。

圖3 液壓支架回撤收尾示意圖

5 結(jié)語

綜采工作面回撤采用原工作面支架作為掩護(hù)支架代替?zhèn)鹘y(tǒng)單體支柱配合木垛的支護(hù)方式，不僅增加了回撤通道頂板的穩(wěn)定性和可靠性，而且降低了工人勞動強(qiáng)度，減少了材料消耗，加快了回撤速度，縮短了回撤工期，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。