綜采工作面支架回撤技術(shù)優(yōu)化

朱慕謙

（太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024）

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)效率和工作面的接替，如何安全、經(jīng)濟(jì)、快速地回撤工作面設(shè)備是回撤技術(shù)研究的重點(diǎn)[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[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)對礦井的安全生產(chǎn)十分的重要。山西晉城煤業(yè)集團(tuán)公司寺河礦二號井151308綜采工作面在撤架施工時(shí)進(jìn)行了“四掩護(hù)架”支架回撤技術(shù)工業(yè)性試驗(yàn)，達(dá)到了提高綜采工作面撤架的工作效率、保障現(xiàn)場施工人員作業(yè)安全的目的。

1 工程概況

151308 綜采工作面撤架通道斷面寬×高=6.5m×2.5m，長為 180m，坡度 1°～6°，機(jī)頭低，機(jī)尾高。撤架通道直接頂為10m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20t，降至最低時(shí)長×寬×高＝5390mm×1500mm×1700mm。支架頂蓋重5160kg，支架4根立柱重2580kg，支架底座重1224kg。工作面撤架通道布置示意圖如圖1所示。

圖1 151308綜采工作面撤架通道布置示意圖

2 傳統(tǒng)撤架技術(shù)特點(diǎn)

傳統(tǒng)的撤架工藝，通常采用兩個(gè)掩護(hù)架緊貼并行，對撤架通道頂板進(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)。經(jīng)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)撤架工藝如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)撤架工藝

3 改進(jìn)后撤架技術(shù)工藝

撤架前，在151216巷內(nèi)采用1500mm×1500mm的板梁支設(shè)木垛，木垛間距不大于1m；在機(jī)尾三角區(qū)位置架設(shè)一個(gè)1500mm×1500mm的木垛，151216巷內(nèi)木垛底部進(jìn)行鋪網(wǎng)，同時(shí)對木垛靠煤幫的兩側(cè)掛網(wǎng)進(jìn)行遮擋；撤架通道內(nèi)架設(shè)3m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。

3.1 “四掩護(hù)架”施工工藝

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號掩護(hù)架平行，作為2號掩護(hù)架，同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí)。1號掩護(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號掩護(hù)架1.5m，使1號掩護(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掉原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號掩護(hù)架基本對齊，且向采空區(qū)側(cè)平移，其與2號掩護(hù)架中間間距不小于1.5m，作為4號掩護(hù)架，同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí)。

前移1、2號掩護(hù)架1.5m，使1號掩護(hù)架前梁支起114#支架上支設(shè)的板梁。將114#完全撤出，將4號掩護(hù)架前移1.5m,同時(shí)升起支架確保接頂嚴(yán)實(shí)，使4號掩護(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號掩護(hù)架與2號掩護(hù)架中間作為3號掩護(hù)架。隨后前移2號掩護(hù)架1.5m，此時(shí)1號、2號、3號、4號掩護(hù)架并齊，4個(gè)掩護(hù)架形成。同時(shí)在4號掩護(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)如圖3所示。

圖3 “四掩護(hù)架”支護(hù)技術(shù)示意圖

3.2 普通架回撤工藝

1號掩護(hù)架前移1.5m，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號掩護(hù)架1.5m；使掩護(hù)架交替前移掩護(hù)支架到撤架狀態(tài)，準(zhǔn)備撤下一架，其余支架依次類推。

3.3 機(jī)頭支架回撤工藝

（1）撤3號掩護(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號掩護(hù)架并運(yùn)走；同時(shí)將4號掩護(hù)架拉斜，在原4號掩護(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、2號、4號掩護(hù)架一個(gè)步距，使原4號掩護(hù)架與2號掩護(hù)架平行。同時(shí)使1號掩護(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、4號掩護(hù)架一個(gè)步距，使3個(gè)掩護(hù)架對齊。將4號掩護(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號掩護(hù)架撤出并運(yùn)走，在原2號掩護(hù)架位置支設(shè)木垛；1號掩護(hù)架撤出并運(yùn)走。

1#、2#端頭架邁步撤出。

4 “四掩護(hù)架”技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）由原來的兩個(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，很大程度上保障了現(xiàn)場施工人員的安全。

（2）采用“四掩護(hù)架”、少量木垛、少量液壓單體支柱相結(jié)合的方式，工藝簡捷、安全可靠，極大地降低了支設(shè)液壓單體支柱、木垛的工作量，提高了工作效率。

（3）撤架通道內(nèi)的液壓單體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)效益和社會效益。

5 結(jié)論

“四掩護(hù)架”支架回撤工藝技術(shù)在寺河二號井151308綜采工作面取得了良好的試驗(yàn)效果，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)場施工人員的安全，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，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。