綜采工作面安全快速回撤研究

任旭濤

（山東東山古城煤礦有限公司，山東 濟(jì)寧 272100）

1 鋪柔性網(wǎng)頂板維護(hù)

聚酯纖維柔性網(wǎng)掛鋼絲繩替代傳統(tǒng)的鐵絲網(wǎng)維護(hù)頂板。

綜采工作面的大型設(shè)備的回撤對(duì)工作面的頂板支護(hù)強(qiáng)度要求較高，以往使用的鐵絲防銹網(wǎng)，在液壓支架回撤過(guò)程中，由于斷面大，頂板下沉，往往造成鐵絲防銹網(wǎng)破損，造成回撤困難。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，綜采工作面頂部網(wǎng)由聚酯纖維柔形網(wǎng)代替鐵絲防銹網(wǎng)。聚酯纖維柔性網(wǎng)掛鋼絲繩維護(hù)頂板抗壓強(qiáng)、耐腐蝕，每平方米能夠承受600kN的壓力。聚酯纖維柔性網(wǎng)掛鋼絲繩維護(hù)頂板，給綜采工作面大型設(shè)備的回撤提供了基本的安全保障，是實(shí)現(xiàn)安全快速回撤的基本元素。

當(dāng)工作面采完停止推進(jìn)后，圍巖移近量會(huì)有所增加，頂板較破碎，片幫加劇，要采取措施管理好頂板。采取聚酯纖維柔性網(wǎng)掛鋼絲繩，加打錨桿（索）管理頂板。

（1）當(dāng)工作面推進(jìn)至距停采線13m時(shí)，開始沿工作面傾斜方向在煤壁處鋪設(shè)柔性網(wǎng)，先起吊柔性網(wǎng)網(wǎng)邊，用絞盤將網(wǎng)邊拉至方格網(wǎng)處與金屬網(wǎng)搭接為500mm，同時(shí)采用10#鍍鋅鐵絲雙股雙排扣菱形聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)扣間距不得大于200mm。聯(lián)網(wǎng)要鋪平，網(wǎng)間搭接處必須都扣牢，要擰緊扣，在工作面兩端頭采用相同的方法將柔性網(wǎng)與端頭頂網(wǎng)連接在一起。

（2）采用交錯(cuò)法移架：隨采煤機(jī)割煤，移架時(shí)按支架編號(hào)依次先移奇數(shù)后移偶數(shù)架的順序?qū)⒅Ъ芤频轿?。移架時(shí)先將偶數(shù)號(hào)支架前探梁打開挑起柔性網(wǎng)，然后移奇數(shù)號(hào)支架，待奇數(shù)號(hào)支架拉移到位后，再將相鄰偶數(shù)號(hào)支架前探梁收回并移架。移架結(jié)束后，利用手動(dòng)絞盤將柔性網(wǎng)卷再次置于支架頂梁下方。

（3）鋼絲繩鋪設(shè)：距離停采線11.4m時(shí)，沿工作面全長(zhǎng)在柔性網(wǎng)和支架頂梁之間開始鋪設(shè)鋼絲繩，繩頭分別固定在上、下端頭巷道肩或頂部錨桿上，每個(gè)繩頭固定繩卡不得少于2個(gè)，并且在使用時(shí)要一反一正交叉使用（如果鋼絲繩長(zhǎng)度不足，需要接繩時(shí)，每次接繩固定繩卡子不得少于3個(gè)，同樣要一反一正交叉使用）。之后，隨推進(jìn)以繩間距900mm繼續(xù)鋪繩，鋼絲繩共鋪設(shè)12條。鋼絲繩規(guī)格為≥Φ22mm，長(zhǎng)140m。鋼絲繩必須拉直與網(wǎng)聯(lián)為一體，采用14#鍍鋅鐵絲，綁扎扣間距不得大于200mm，扣要擰緊。

（4）距支架前探板前300mm處打第一排錨桿，將柔性網(wǎng)同頂板一起錨固。按照與第一刀相同的方法割完第二刀、第三刀煤，打好第二、三排錨索加錨桿和第四排錨桿。頂板四排錨桿（索）打完后，繼續(xù)沿煤幫掛塑料網(wǎng)，搭接200mm，直至將塑料網(wǎng)拖到底板。在煤壁自上而下打五排錨桿，第一排Φ22×2200mm樹脂錨桿，第二排采用Φ22×2200mm的全螺紋錨桿，錨桿間距為1500mm，第三排、第四排采用Φ22×2500mm的樹脂錨桿，間距為300mm，位置對(duì)應(yīng)支架前立柱，第一、二、三、四排錨桿都配2卷MSCK2570型錨固劑。第五排采用Φ22×1500mm的全螺紋錨桿配1卷MSCK2570型錨固劑，間距為1000mm。第一排錨桿距頂板0.3m，第二排錨桿距第一排錨桿排距為0.8m，第三排錨桿距第二排錨桿排距為0.8m，第四排錨桿距第三排錨桿排距為0.3m，第五排錨桿距第四排錨桿排距0.65m。

2 支護(hù)被撤液壓支架與掩護(hù)架之間的老塘區(qū)頂板

被撤液壓支架與掩護(hù)架之間的老塘區(qū)頂板支護(hù)，由交替行走式單元液壓支架支護(hù)替代單體支柱。該區(qū)支護(hù)是安全快速回撤的難點(diǎn)管理區(qū)域，以往多采用人工打單體支柱支護(hù)，單體支柱隨著液壓支架的回撤，回撤、支設(shè)頻繁，后退路狹窄，很不安全。使用交替行走式單元液壓支架代替單體支柱的優(yōu)勢(shì)：一是提高了老塘側(cè)的支護(hù)強(qiáng)度；二是有效避免了人員進(jìn)入老塘區(qū)域，只需遠(yuǎn)距離操作支架，便可實(shí)現(xiàn)老塘區(qū)的支護(hù)；三是提高了勞動(dòng)效率。

（1）將兩個(gè)交替行走式單元支架運(yùn)至工作面，使用兩個(gè)5t的手拉葫蘆將其挪移至被撤液壓支架與掩護(hù)架之間的老塘區(qū)，挪移時(shí)，影響的點(diǎn)柱必須采用先支后回的原則替換，直至將其挪移到老塘區(qū)內(nèi)，接通閥組的管路，將其升起接頂。

（2）為維護(hù)好被撤液壓支架與掩護(hù)架之間的頂板，先將交替行走式單元支架的內(nèi)架降柱離頂，用其自身的拉移缸向前行走，行走1m后，將其升柱接頂，然后，外架降柱離頂，用內(nèi)架的拉移缸將其拉移向前行走，直至外架將內(nèi)架抱住，外架升柱接頂，依次交替行走式維護(hù)頂板。

（3）兩個(gè)交替行走式單元支架的行走順序是由內(nèi)向外，它們之間的間距為300±100mm，它與被撤支架的相對(duì)位置以不咬架不空頂為宜，一般控制在200～300mm之間的范圍。

3 大型液壓支架回撤

工作面大型液壓支架回撤，使用液壓機(jī)械臂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的回柱絞車配合鐵滑車方式。采用機(jī)械臂配合高強(qiáng)度鏈條固定待收支架，采用液壓操作閥柄一次將支架拉直待收位置。減少了絞車使用次數(shù)，減輕了絞車負(fù)荷，將三臺(tái)掩護(hù)支架固定一體，實(shí)現(xiàn)自我移動(dòng)。采用更為穩(wěn)定的液壓源為動(dòng)力源，提高撤除液壓支架時(shí)安全系數(shù)，減少絞車使用次數(shù)，減輕絞車及鋼絲繩負(fù)荷。

（1）機(jī)械臂的安裝：在掩護(hù)架的前探上，懸掛兩個(gè)5t的手拉葫蘆，葫蘆鉤頭與機(jī)械手的橫梁連接牢固，拉動(dòng)葫蘆，調(diào)整橫梁使其與兩個(gè)掩護(hù)支架的推移塊對(duì)接，安裝銷軸、擋銷及橫銷。在橫梁上組裝基座，使用12條M56的螺栓與橫梁緊固好，基座安裝完畢后，利用5t葫蘆將搖擺座吊起，使其與基座對(duì)接，安裝豎銷及閉鎖，安裝提升油缸，再次將機(jī)械手臂吊起與搖擺座對(duì)接并安裝對(duì)接銷軸，并與提升油缸用連接銷軸對(duì)接，再依次安裝旋轉(zhuǎn)油缸。安裝完畢后，將操作閥組安裝到對(duì)應(yīng)位置，并與各油缸的管路連接，安裝U型卡，接通進(jìn)液，使其工作額定壓力在20MPa。

（2）檢查機(jī)械臂的各部件的連接狀況，沒問(wèn)題后，接通機(jī)械臂的操作閥組的進(jìn)液水管，操作旋轉(zhuǎn)油缸，將外臂向待撤支架側(cè)移動(dòng)，拉移鏈緊鏈，再次操作機(jī)械外臂的提升油缸，機(jī)械外臂帶動(dòng)支架將支架底盤抬起，操作旋轉(zhuǎn)油缸向煤壁側(cè)旋轉(zhuǎn)，外臂帶動(dòng)支架從原位置挪移到煤壁側(cè)，操作閥組使內(nèi)臂油缸向外伸展，使支架旋轉(zhuǎn)調(diào)頭，使用其他設(shè)備運(yùn)送出。

4 應(yīng)用效果

（1）2017年該礦在綜采工作面開始實(shí)施綜采工作面安全快速回撤項(xiàng)目的試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面支架撤除的新突破，成功提高了工作面支架撤除機(jī)械化程度，改善了支架回撤勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了工作面推進(jìn)速度，提高了工作面撤除支架安全系數(shù)，從該工作面拆除液壓支架取得成功后古城煤礦開始推廣使用，先后在其他工作面的使用都取得了良好的效果。

（2）減人提效，工作效率高。綜采工作面快速回撤工藝實(shí)行以來(lái)，工作面回撤支架人員由原來(lái)的8人縮減到6人。支架拆解硐室，支架拆卸由原來(lái)的6人縮減到4人，裝車地點(diǎn)由原來(lái)的6人縮減到4人。整個(gè)工作面的回撤總?cè)藬?shù)由原來(lái)的24人縮減到18人，而支架回撤由原來(lái)的1架提高到3架，工作效率增加了3倍。回撤的總工期由原來(lái)的45d縮減至30d，給工作面正常接續(xù)提供了優(yōu)質(zhì)的條件。

（3）取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。一方面，回撤期間，人工費(fèi)300元/天，原來(lái)回撤一個(gè)工作面一個(gè)小班需要24人，45d的工期，需支付人工費(fèi)用：24×3×300×45=972000元，回撤一個(gè)工作面一個(gè)小班需要18人，30d的工期，需支付人工費(fèi)用：18×3×300×30=486000元，節(jié)約人工費(fèi)用：972000-486000=486000元。一年按照回撤3個(gè)工作面計(jì)算，可節(jié)約人工費(fèi)用486000×3=1458000元；另一方面，一個(gè)綜采工作面正常在45d接續(xù)，現(xiàn)在采煤工區(qū)可提前15d進(jìn)入工作面回采，每天出炭按照2000t，2000t/d×15d=30000t。每回撤、安裝一個(gè)工作面，比以往可多出3萬(wàn)t煤炭，相對(duì)可提高產(chǎn)量3萬(wàn)t。

5 結(jié)語(yǔ)

古城煤礦對(duì)開采裝備、煤層傾角等條件和工作面裝備撤除期間頂板控制等方面進(jìn)行了綜合分析，采用鋪柔性網(wǎng)代替金屬網(wǎng)進(jìn)行頂板維護(hù)，有效支護(hù)被撤液壓支架與掩護(hù)架之間老塘區(qū)的頂板，使用液壓機(jī)械臂進(jìn)行大型液壓支架的回撤，確定了新工藝的實(shí)施方法和推移方式、撤除間距、出架調(diào)向距離等主要參數(shù)，形成了一套完整高效的支架撤除工藝，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了撤除速度，增加了安全系數(shù)，具有推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。