綜采工作面支架回撤新工藝的應(yīng)用

林治國(guó)，曹 峰，王龍飛，榮維濤

(濟(jì)寧能源發(fā)展集團(tuán)有限公司 義橋煤礦，山東 汶上 272511)

綜合機(jī)械化采煤工藝是我國(guó)采煤工藝的重要發(fā)展方向，其中綜采一次采全高采煤工藝應(yīng)用廣泛，它對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)，操作技術(shù)易于掌握，組織生產(chǎn)較容易，但是綜采設(shè)備特別是液壓支架體積大、質(zhì)量重、運(yùn)輸長(zhǎng)，造成了綜采工作面支架回撤難，尤其在頂板和煤壁破碎的情況下，不僅存在安全隱患多、材料消耗大、人員作業(yè)強(qiáng)度高及頂板事故多發(fā)等問(wèn)題，而且造成回撤時(shí)間延長(zhǎng)，嚴(yán)重的甚至還會(huì)發(fā)生人身傷亡事故，所以安全快速的綜采支架回撤工藝成為了當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

1 概 述

義橋煤礦6302工作面標(biāo)高為-374.0～-300 m，走向長(zhǎng)平均350 m，傾斜長(zhǎng)約160 m，煤層為早二迭系山西組3煤層，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，厚度較穩(wěn)定。直接頂為灰白色細(xì)砂巖和深灰色砂質(zhì)泥巖，基本頂為灰白色中、細(xì)砂巖，直接底為深灰色泥巖和灰白色細(xì)砂巖，基本底為深灰色泥巖和灰色細(xì)砂巖，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度中等。綜采一次采全高采煤工藝采用普通支架ZZ4800/18/38型103臺(tái)，過(guò)渡支架ZZ5000/18/40型6臺(tái)，超前支架ZQL2×4800/20/38型8臺(tái)，其他機(jī)電設(shè)備若干。6302工作面設(shè)備重量見表1.

表1 主要設(shè)備組件的重量表

2 工作面支架回撤原工藝

以義橋煤礦4308工作面回撤支架為例，工作面共有支架67臺(tái)，61臺(tái)ZZ4800/18/38型，6臺(tái)ZZ5000/18/40型，對(duì)液壓支架進(jìn)行整體回撤后在聯(lián)絡(luò)巷處進(jìn)行支架解體、裝車及運(yùn)輸。

1) 回撤工藝。

a) 支架調(diào)頭用封幫錨桿、卸扣和推前溜滑塊聯(lián)接，通過(guò)油缸的伸縮將支架拉出，同時(shí)根據(jù)支架拉出位置逐漸改變錨桿固定位置，使支架逐漸拉出調(diào)正。b) 利用工作面機(jī)尾處穩(wěn)車配合鏈條和專用鉤子將支架拉移到機(jī)尾裝車平臺(tái)處裝車。c) 用絞車把支架拖運(yùn)至工作面機(jī)尾裝車地點(diǎn)整體裝車，用穩(wěn)車把支架下放至上下順聯(lián)絡(luò)巷，通過(guò)絞車將支架運(yùn)至4306工作面安裝地點(diǎn)。

2) 回撤工藝的缺點(diǎn)。

a) 安全隱患多。多次使用絞車提升運(yùn)輸和牽引支架，鋼絲繩“三角區(qū)”要求多，增加提升運(yùn)輸系統(tǒng)的危險(xiǎn)性。

b) 回撤速度慢，時(shí)間長(zhǎng)。大量時(shí)間用在支架裝封車和提升運(yùn)輸上，同時(shí)需要將支架牽引到裝車平臺(tái)處后才能裝車，多次拖運(yùn)，底板破壞嚴(yán)重。

c) 煤幫質(zhì)量要求高。封幫錨桿多次重復(fù)利用，容易造成錨固失效，引起煤壁片幫。

d) 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。工作面多處施工錨桿，需要人工多次牽引鋼絲繩和更換鉤頭、推車。

e) 作業(yè)人員多，勞動(dòng)效率低。單班6部絞車需要30人，3班提升運(yùn)輸需要90人。

3 工作面支架回撤新工藝

針對(duì)工作面回撤支架原工藝存在的問(wèn)題，對(duì)6302工作面回撤工藝進(jìn)行改進(jìn)。6304工作面液壓支架ZZ4800/18/38型103臺(tái)和ZZ5000/18/40型6臺(tái)，液壓支架整體回撤。

1) 準(zhǔn)備工作。

a) 停采時(shí)軌道順槽超前支護(hù)距離不低于26 m，軌道順槽靠煤壁6.0 m范圍超前采用4.0 mπ型鋼梁配合液壓?jiǎn)误w支柱(3.5 m或4.2 m)架棚支護(hù)頂板，當(dāng)π型鋼梁下方不能正常支設(shè)單體液壓支柱時(shí)，采用d18 mm×5 000 mm錨索配合厚度不低于20 mm鋼板固定；6 m以外采用超前支護(hù)支架進(jìn)行支護(hù)，膠帶順槽超前支護(hù)距離不低于20 m，采用π型鋼梁(3.4 m或4.0 m)配合液壓?jiǎn)误w支柱(3.5 m或4.2 m)架棚支護(hù)頂板。機(jī)頭端頭采用3.4 mπ型鋼梁、液壓?jiǎn)误w支柱架棚和液壓支架共同支護(hù)頂板，當(dāng)鋼梁一端搭接在液壓支架上方時(shí)，保證一梁不少于兩柱，關(guān)門支柱間距不得大于0.4 m. 6302綜采工作面兩端頭及兩巷超前支護(hù)示意圖見圖1，機(jī)尾支護(hù)示意圖見圖2.

b) 6302工作面至6304工作面施工2 000 m單軌吊梁，組裝DC210Y和DC260Y兩臺(tái)防爆柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(圖3).起呆梁在駕駛室外側(cè)，布置在驅(qū)動(dòng)部中間，同時(shí)增加制動(dòng)裝置。

圖1 兩端頭及兩巷超前支護(hù)示意圖

圖2 機(jī)尾支護(hù)示意圖

c) 機(jī)尾處施工一絞車硐室，并安裝絞車，提前規(guī)劃支架運(yùn)輸線路(圖4).

d) 6304工作面掩護(hù)架前組裝TYH型液壓支架調(diào)移裝置，液壓支架調(diào)移裝置示意圖見圖5. 工作過(guò)程：首先把基座固定在橫梁上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)油缸帶動(dòng)搖擺座轉(zhuǎn)向需要拉動(dòng)液壓支架的一側(cè)，吊環(huán)和液壓支架之間通過(guò)鏈條連接，提升油缸將調(diào)移裝置外臂提升，帶動(dòng)調(diào)移裝置內(nèi)臂上的吊環(huán)一起上提，通過(guò)鏈條帶動(dòng)煤礦綜采設(shè)備上提。旋轉(zhuǎn)油缸帶動(dòng)搖擺座反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)銷軸連接傳力到調(diào)移裝置外臂和調(diào)移裝置內(nèi)臂，調(diào)移裝置內(nèi)臂帶動(dòng)吊環(huán)，通過(guò)鏈條拉著支架一起移動(dòng)；拉到位置后，旋轉(zhuǎn)油缸停止運(yùn)動(dòng)，外臂內(nèi)的拉伸油缸帶動(dòng)調(diào)移裝置內(nèi)臂向外拉伸，調(diào)移裝置內(nèi)臂帶動(dòng)吊環(huán)，通過(guò)鏈條拉著煤礦綜采設(shè)備一起移動(dòng)，煤礦綜采設(shè)備向其側(cè)向偏移到一定角度，用絞車將煤礦綜采設(shè)備拉出，并運(yùn)送出去。

2) 支架回撤工藝。

a) 調(diào)移裝置放置在橫梁上，與橫梁銷軸連接，橫梁與掩護(hù)支架的推溜缸連接固定。使用時(shí)，操作控制手柄，控制提升油缸提升大臂，帶動(dòng)待撤支架向上運(yùn)動(dòng)，前端略高于底板。操作控制手柄，控制一側(cè)旋轉(zhuǎn)油缸拉伸，另一側(cè)旋轉(zhuǎn)油缸收縮，使大臂向停產(chǎn)線一側(cè)擺動(dòng)，帶動(dòng)待撤支架向前面拉出1.5～2 m. 操作控制手柄，控制中間大臂內(nèi)拉伸油缸將內(nèi)臂伸出，使待撤支架側(cè)向偏轉(zhuǎn)一定角度。用穩(wěn)車將液壓支架拉出，并單軌吊運(yùn)送出去，完成撤除。

b) 用掩護(hù)支架向前推移，調(diào)移裝置隨橫梁向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)移裝置的自移。

c) 利用機(jī)尾硐室處的絞車將支架向前拖運(yùn)15～20 m后，停止拖運(yùn)。

d) 將DC210Y或DC260Y防爆柴油機(jī)單軌吊機(jī)車開至6304工作面，單軌吊機(jī)車起重梁位于支架上方時(shí)停止，然后利用2個(gè)卸扣將支架過(guò)橋和起重梁護(hù)板相連，同時(shí)用2串20環(huán)d26 mm×92 mm鏈條將護(hù)幫另一側(cè)和兩擺桿相連。

圖3 組裝后的單軌吊機(jī)車圖

圖4 6302回撤支架運(yùn)輸線路圖

圖5 液壓支架調(diào)移裝置示意圖

e) 檢查連接合格后，利用單軌吊機(jī)車的起吊系統(tǒng)將支架整體起吊。

f) 將支架運(yùn)至6304工作面安裝地點(diǎn)后進(jìn)行安裝。

4 結(jié) 語(yǔ)

與工作面支架原回撤工藝對(duì)比，新回撤工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：

1) TYH型液壓支架調(diào)移裝置只需安裝一次，使用時(shí)操作操縱閥柄，操作方便靈活；牽引力大，直接一次抽出液壓支架，效率高，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；利用煤礦采掘工作面使用的乳化液作為動(dòng)力源，動(dòng)力源簡(jiǎn)單；減少絞車使用次數(shù)，提高安全系數(shù)；實(shí)現(xiàn)調(diào)移裝置的自移。

2) 單軌吊和機(jī)械手的配合使用，3班共減少90余人，節(jié)省直接費(fèi)用70萬(wàn)元；減少使用絞車5部，節(jié)省鋼絲繩1 000多米，減少使用費(fèi)用3萬(wàn)元。

3) 加快了6302工作面回撤和6304工作面安裝進(jìn)度，提前15天完成，緩解了礦井生產(chǎn)壓力，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了安全隱患。