綜采工作面回撤三角區(qū)掩護(hù)支架組設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

劉號(hào)兵

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉城事業(yè)部晟泰機(jī)電安裝分公司， 山西 晉城 048000）

1 工程概況

在煤炭開(kāi)采中，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行銜接的是綜采工作面所進(jìn)行的搬家倒面?，F(xiàn)在，輔巷的多通道回撤工藝被應(yīng)用到礦井中，主要回撤的是綜采設(shè)備，回撤液壓支架時(shí)，所使用的方式是逐臺(tái)回撤、臨時(shí)支護(hù)[1-2]。當(dāng)進(jìn)行回撤時(shí)，就會(huì)有三角區(qū)形成，構(gòu)成三角區(qū)的是跨落的頂板、專用的掩護(hù)支架、需要回撤的支架三者相交的位置，因?yàn)槿菂^(qū)的空間比較狹窄，缺少支護(hù)機(jī)械化的條件，只能采用原木點(diǎn)柱與井字形的木垛來(lái)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，圖1 為其聯(lián)合支護(hù)示意圖，特別是綜采工作面大于5.8 m 的液壓支架的回撤，設(shè)備噸位比較重，有比較大的壓力作用到頂板中，當(dāng)支架在回撤之后，使管理三角區(qū)的頂板的難度變大，原有支護(hù)的設(shè)備與方式已無(wú)法滿足作業(yè)要求。

圖1 井字形木垛和原木點(diǎn)柱聯(lián)合支護(hù)示意圖

2 研制回撤三角區(qū)掩護(hù)支架組

研制的回撤三角區(qū)掩護(hù)支架組的目的是要使回撤作業(yè)的工藝與液壓支架回撤端頭的頂板機(jī)械化支護(hù)的所有要求得到滿足，就要研究三角區(qū)支架組的結(jié)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)參數(shù)、三角區(qū)支架組和別的設(shè)備在空間位置彼此是合理配套等[3-4]。

1）經(jīng)過(guò)研究三角區(qū)圍巖所具有的適應(yīng)性與液壓支架的架型，就可以對(duì)掩護(hù)支架所具有的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行確定來(lái)對(duì)該區(qū)域所具有的礦壓進(jìn)行研究與分析，所選擇支架形式一定是合理的。四柱支撐式液壓支架與兩柱掩護(hù)式液壓支架構(gòu)成了支架組，且都是1 架，四柱支撐式液壓支架用于前架，兩柱掩護(hù)式液壓支架用于后架，型號(hào)分別是ZZ12000/29/45、ZZ12000/20/40[5]。

2）研究三角區(qū)的控制系統(tǒng)與其掩護(hù)支架組進(jìn)行移架的措施，推移千斤頂會(huì)對(duì)其掩護(hù)支架進(jìn)行聯(lián)接，且推移千斤頂是2 根，且在兩架底座的中間，并且兩架支架的作用是相互的，2 架支架的支點(diǎn)分別是對(duì)方，使自移的邁步式得以實(shí)現(xiàn)。由于要對(duì)三角區(qū)工況的復(fù)雜性進(jìn)行應(yīng)對(duì)，就要把電液控制系統(tǒng)配置到支架中，且二者是相對(duì)應(yīng)的，在控制時(shí)，所使用的控制方式是遠(yuǎn)程無(wú)線，使支架組機(jī)械化自移得以實(shí)現(xiàn)，防止多次對(duì)絞車牽引進(jìn)行使用等作業(yè)來(lái)把勞動(dòng)強(qiáng)度與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)提高，圖2、圖3 為三角區(qū)掩護(hù)支架組結(jié)構(gòu)與布置示意圖。

圖2 三角區(qū)掩護(hù)支架組結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 三角區(qū)掩護(hù)支架組布置示意圖

3）研究頂板所具有的適應(yīng)性，聯(lián)接前架的伸縮桿和其頂梁的是十字接頭，使頂梁向左右與前后的擺動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)其頂板條件進(jìn)行適應(yīng)。

4）最關(guān)鍵的創(chuàng)新點(diǎn)：以神府煤田所使用的搬家倒面方式為例，得出特殊支架的所有參數(shù)，且特殊支架是2 臺(tái)，獨(dú)創(chuàng)性存在于支架關(guān)鍵配件中，如聯(lián)接油缸、立柱、頂梁等；創(chuàng)新性存在于圍巖所具有的適應(yīng)性與其液壓支架的架型中，在對(duì)通道進(jìn)行回撤時(shí)，有比較大的壓力作用于頂板中，尤其是在采空區(qū)附近有不小的作用力且是側(cè)向的，經(jīng)過(guò)研究與分析該區(qū)域所存在的礦壓，在選擇支架時(shí)不僅要確保其他復(fù)雜的力不影響其穩(wěn)定性，還要確保支架回撤后跨落的頂板不影響支架所在位置[6-7]。當(dāng)研究三角區(qū)的控制系統(tǒng)與其液壓支架組的移架方式時(shí)，該地區(qū)有比較差的作業(yè)條件與地質(zhì)條件，所以，該區(qū)的掩護(hù)支架組使機(jī)械化的自移得以實(shí)現(xiàn)，可以防止多次對(duì)絞車牽引進(jìn)行使用而使勞動(dòng)強(qiáng)度與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)提高；遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)控制使用到支架組，這樣極易操作[8]。

5）三角區(qū)回撤掩護(hù)支架組的推廣，對(duì)安全回撤操作、提高回撤效率、減少生產(chǎn)成本具有重大意義，與傳統(tǒng)的木點(diǎn)柱+木垛聯(lián)合支護(hù)的工藝相比，不僅節(jié)省人工與道木，還使生產(chǎn)更加安全，也符合我國(guó)有關(guān)的理念，于此同時(shí)，也逐漸完善了其回撤更加機(jī)械化[9]。

3 應(yīng)用效果分析

其掩護(hù)支架組的應(yīng)用可以解決行業(yè)難題，如三角區(qū)由于狹小的空間不能使用機(jī)械支護(hù)時(shí)，該設(shè)備投入使用之后，工作面回撤的支護(hù)材料節(jié)約60%，節(jié)省了20 萬(wàn)元左右；同時(shí)，回撤1 個(gè)項(xiàng)目就能節(jié)省40 個(gè)臺(tái)班，費(fèi)用節(jié)省4 萬(wàn)元左右；省去了未垛的搭設(shè)，不但節(jié)省了人工，還提升了施工的效率，節(jié)省了1 d 的回撤周期，降低了成本。在計(jì)算回撤工作量時(shí)，依據(jù)1 年回撤項(xiàng)目一共有25 個(gè)，就能創(chuàng)造出600 萬(wàn)元/a 的經(jīng)濟(jì)效益。能夠?qū)υёo(hù)方式進(jìn)行改進(jìn)，可以防止三角區(qū)下有員工在空頂處作業(yè)，使回撤通道具有更強(qiáng)的支護(hù)強(qiáng)度，使作業(yè)人員和回撤設(shè)備更加安全。

把該支架組應(yīng)用到晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦25209 工作面的回撤項(xiàng)目，工作面由于機(jī)械化支護(hù)而使其回撤效率提高，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使回撤速度加快，勞動(dòng)作業(yè)更加安全。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得知，頂板能夠被該設(shè)備進(jìn)行控制，而且還使布置設(shè)備的空間配套與回撤工藝的改變等有關(guān)要求得到滿足。