薛張荔
(晉城煤業(yè)集團(tuán) 寺河煤礦二號(hào)井,山西 晉城 048019)
綜采工作面設(shè)備回撤是工作面收尾階段的一道重要工序,直接影響到礦井的生產(chǎn)效率。安全、經(jīng)濟(jì)、快速的回撤技術(shù)是保證工作面設(shè)備順利撤出的必要條件[1-3]. 較傳統(tǒng)的綜采工作面,大采高工作面回采設(shè)備具有體積大、重量大的特點(diǎn),很大程度上增加了工作面回撤的難度,同時(shí)回采速度逐漸加快,也增加了工作面搬家次數(shù)[4-5]. 因此,綜采工作面采用快速、安全、高效的支架回撤技術(shù)對(duì)礦井的安全生產(chǎn)十分重要[6]. 基于此,本文以山西晉城煤業(yè)集團(tuán)公司寺河礦二號(hào)井151308綜采工作面撤架技術(shù)為研究對(duì)象,以期提高綜采工作面撤架的工作效率,保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員作業(yè)安全。
151308綜采工作面撤架通道斷面寬6.5 m×高2.5 m,長(zhǎng)為180 m,坡度1°~6°,機(jī)頭低,機(jī)尾高。撤架通道直接頂為10 m厚石灰?guī)r,巖性致密、堅(jiān)硬;直接底為泥巖,遇水易軟化、膨脹。工作面共布置有121個(gè)支架,其中119架ZZ8000/17/32型液壓支架支護(hù)工作面頂板,2架ZT16000/16/30型液壓支架支護(hù)端頭頂板,支架重20 t,降至最低時(shí)長(zhǎng)5 390 mm×寬1 500 mm×高1 700 mm. 支架頂蓋重5 160 kg,支架4根立柱重2 580 kg,支架底座重1 224 kg. 工作面撤架通道布置示意圖見(jiàn)圖1.
圖1 151308綜采工作面撤架通道布置示意圖
傳統(tǒng)的撤架工藝通常采用兩個(gè)掩護(hù)架緊貼并行對(duì)撤架通道頂板進(jìn)行支護(hù)。一個(gè)液壓支架撤出后,需在其原支護(hù)位置采用板梁進(jìn)行支護(hù);掩護(hù)架前移后,需在掩護(hù)架后架設(shè)木垛進(jìn)行支護(hù)。多個(gè)工作面撤架實(shí)踐表明,此技術(shù)工藝撤架效率低,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,特別是在三角區(qū)內(nèi)頂板壓力大,布置板梁數(shù)量多,人員在三角區(qū)操作時(shí)安全系數(shù)低。傳統(tǒng)撤架工藝示意圖見(jiàn)圖2.
圖2 傳統(tǒng)撤架工藝示意圖
為提高撤架效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全,對(duì)撤架工藝進(jìn)行改進(jìn)是很有必要的。
撤架前,在151216巷內(nèi)采用1 500 mm×1 500 mm的板梁支設(shè)木垛,木垛間距不大于1 m;在機(jī)尾三角區(qū)位置架設(shè)一個(gè)1 500 mm×1 500 mm的木垛,151216巷內(nèi)木垛底部進(jìn)行鋪網(wǎng),同時(shí)對(duì)木垛靠煤幫的兩側(cè)掛網(wǎng)進(jìn)行遮擋;撤架通道內(nèi)架設(shè)3 m板梁,靠近煤幫側(cè)為單體柱,另一側(cè)由液壓支架前梁支起。
撤走118#架并在其原位置布置一個(gè)“一梁四柱”抬棚,靠近采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩排單體柱架棚;將119#架完全撤出,靠近煤幫擺正作為1號(hào)掩護(hù)架,同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí),在原119#架區(qū)域架設(shè)木垛及時(shí)支護(hù)原支架后半部分空間。
將117#架完全撤出,在其靠采空區(qū)側(cè)支設(shè)單體柱架棚,調(diào)整117#架位置,使其與1號(hào)掩護(hù)架平行,作為2號(hào)掩護(hù)架,同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí)。1號(hào)掩護(hù)架前移,使其前梁支起116#架正前的兩根板梁,并在1號(hào)掩護(hù)架后側(cè)支設(shè)一個(gè)木垛,隨后回掉原機(jī)尾靠煤壁支設(shè)的單體柱。
將116#架完全撤出并運(yùn)走,在原116#架區(qū)域靠采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩排單體柱架棚。分別向前拉1、2號(hào)掩護(hù)架1.5 m,使1號(hào)掩護(hù)架前梁支起115#支架上支設(shè)的板梁,待115#架完全撤出并擺正后回撤原118#支架區(qū)域靠采空區(qū)側(cè)支設(shè)的兩排單體柱架棚。115#支架后退至與2號(hào)掩護(hù)架基本對(duì)齊,且向采空區(qū)側(cè)平移,其與2號(hào)掩護(hù)架中間間距不小于1.5 m,作為4掩護(hù)架,同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí)。
前移1、2號(hào)掩護(hù)架1.5 m,使1號(hào)掩護(hù)架前梁支起114#支架上支設(shè)的板梁。將114#完全撤出,將4掩護(hù)架前移1.5 m,同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí),使4掩護(hù)架前梁及時(shí)支護(hù)原114#支架后半部分空頂區(qū)域。移114#支架插入4掩護(hù)架與2號(hào)掩護(hù)架中間作為3號(hào)掩護(hù)架。隨后前移2號(hào)掩護(hù)架1.5 m,此時(shí)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)掩護(hù)架并齊,4個(gè)掩護(hù)架形成。同時(shí)在4號(hào)掩護(hù)架靠采空區(qū)側(cè)掛網(wǎng),防止采空區(qū)碎煤、矸石進(jìn)入支架前后立柱間傷人?!八难谧o(hù)架”支護(hù)技術(shù)示意圖見(jiàn)圖3.
圖3 “四掩護(hù)架”支護(hù)技術(shù)示意圖
1號(hào)掩護(hù)架前移1.5 m,并支起所撤支架上支設(shè)的板梁;降下被撤支架前后梁、前移、抽出、運(yùn)走;分別前移4、2、3號(hào)掩護(hù)架1.5 m;使掩護(hù)架交替前移到撤架狀態(tài),準(zhǔn)備撤下一架,其余支架依次類推。
1) 撤3號(hào)掩護(hù)架,由4個(gè)掩護(hù)架變3個(gè)掩護(hù)架。
撤至機(jī)頭2#架時(shí),撤出3號(hào)掩護(hù)架并運(yùn)走;同時(shí)將4號(hào)掩護(hù)架拉斜,在原4號(hào)掩護(hù)架前梁支護(hù)空間打木垛支護(hù)。
2) 撤機(jī)頭2#、1#架。
撤出2#架運(yùn)走,在其原支護(hù)區(qū)域打木垛、單體柱;分別前移1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)掩護(hù)架一個(gè)步距,使原4號(hào)掩護(hù)架與2號(hào)掩護(hù)架平行。同時(shí)使1號(hào)掩護(hù)架支起1#支架上支設(shè)的板梁。撤出1#架運(yùn)走,在其原支護(hù)區(qū)域支設(shè)木垛。
3) 撤剩余3個(gè)掩護(hù)架。
分別前移2號(hào)、4號(hào)掩護(hù)架一個(gè)步距,使3個(gè)掩護(hù)架對(duì)齊。將4號(hào)掩護(hù)架撤出并運(yùn)走,并回收原1#、2#架位置木垛前方的單體柱;將2號(hào)掩護(hù)架撤出并運(yùn)走,在原2號(hào)掩護(hù)架位置支設(shè)木垛;1號(hào)掩護(hù)架撤出并運(yùn)走。
1#、2#端頭架邁步撤出。
1) 由原來(lái)的兩個(gè)掩護(hù)并行變?yōu)樗膫€(gè)掩護(hù)架緊貼并行,增大了掩護(hù)架的支護(hù)面積,有效控制了三角區(qū)頂板的壓力,減少了頂、幫掉碴,片幫傷人等事故的發(fā)生,很大程度上增加了現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全性。
2) 采用“四掩護(hù)架”、少量木垛、少量液壓?jiǎn)误w支柱相結(jié)合的方式,工藝更加簡(jiǎn)便、安全可靠,極大地降低了支設(shè)液壓?jiǎn)误w支柱、木垛的工作量,提高了工作效率。
3) 撤架通道內(nèi)的液壓?jiǎn)误w支柱及板梁可以全部回收再利用,降低了生產(chǎn)成本,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
“四掩護(hù)架”支架回撤工藝技術(shù)在寺河二號(hào)井151308綜采工作面實(shí)驗(yàn)成功,改變了原有的撤架工藝方式。新型液壓支架回撤工藝技術(shù)提高了綜采工作面撤架的工作效率,保障了現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,為今后在類似條件下的撤架作業(yè)提供了一定的借鑒作用。
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[6]鄭緒坤.大采高綜采工作面末采回撤技術(shù)研究[J].煤炭與化工,2015,38(4):52-55.