煤礦液壓支架回撤工藝與管理

胡 永

（大同煤礦集團(tuán)恒寶源煤業(yè)有限公司， 山西 朔州 036012）

引言

當(dāng)前煤礦開(kāi)采主要依靠于大規(guī)模的普通機(jī)械開(kāi)采、綜合機(jī)械化開(kāi)采以及綜放的采煤方式，而這類采煤方式需要采用大量液壓支架，當(dāng)一個(gè)工作面完成回采后需要將整個(gè)工作面的液壓支架運(yùn)輸至地面檢測(cè)、維修或移動(dòng)至新的工作面平面。液壓支架設(shè)備通常較為笨重、體積較大，工作面走向較長(zhǎng)，因此，不僅對(duì)頂板的維護(hù)管理以及如何高效、安全進(jìn)行液壓支架回撤提出了較高的要求。

1 常見(jiàn)支架回撤工藝

1.1 傳統(tǒng)支架回撤工藝

綜采工作面通常采用雙掩護(hù)架法進(jìn)行綜放工作面內(nèi)液壓支架的移架和回撤，該方法主要依靠?jī)膳_(tái)掩護(hù)支架作為過(guò)渡支架對(duì)被撤出支護(hù)的頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，再通過(guò)密度木垛或點(diǎn)柱對(duì)采空區(qū)域進(jìn)行支護(hù)，再通過(guò)人工和使用絞車等簡(jiǎn)易設(shè)備完成支架移動(dòng)。撤架過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤層頂板周期來(lái)壓的監(jiān)控和頂板支護(hù)，及時(shí)進(jìn)行相關(guān)調(diào)整確保支護(hù)能夠安全撤出。

雙掩護(hù)支架的回撤工藝通常為：將雙掩護(hù)支架應(yīng)設(shè)置在回撤支架相互對(duì)應(yīng)位置，并呈現(xiàn)并列排布，具體應(yīng)與被撤支架的立柱作為參照，通過(guò)與煤壁前端的間距應(yīng)不大于0.4 m的間距，兩支架平行間距應(yīng)小于0.3 m，進(jìn)行前后錯(cuò)位時(shí)，間距應(yīng)當(dāng)小于1.5 m[1]；完成雙掩護(hù)支架的設(shè)置后，應(yīng)通過(guò)鋼絲繩、吊鉤以及滑輪固定被撤支架的端部，通過(guò)液壓絞車將被撤支架水平方向移出，并且應(yīng)超出原支護(hù)狀態(tài)下底座位置后停止，通過(guò)人工方式進(jìn)行支架的轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角度為90°，同時(shí)對(duì)被撤支架的原支護(hù)位置采用點(diǎn)柱或密集木垛進(jìn)行頂板控制；完成支架轉(zhuǎn)向后再次通過(guò)鋼絞線、吊鉤和滑輪對(duì)支架端部進(jìn)行固定，使用絞車使支架移動(dòng)到設(shè)備吊裝位置后可裝車運(yùn)離工作面；被撤支架完成撤出后應(yīng)及時(shí)使用掩護(hù)支架進(jìn)行接頂作業(yè)，進(jìn)入到下一個(gè)支架的撤出工序。

1.2 專用支架回撤工藝與設(shè)備

1.2.1 回撤設(shè)備

傳統(tǒng)支架回撤技術(shù)中機(jī)械化程度低，大量步驟需要人工完成，需要占用大量人力并且回撤效率低下，同時(shí)人員直接進(jìn)行回撤區(qū)域會(huì)存在一定安全隱患。專用支架回撤設(shè)備采用專用的液壓支架回撤平臺(tái)和回撤運(yùn)輸車構(gòu)成，可通過(guò)回撤平臺(tái)完成支架回收過(guò)程中的移出、轉(zhuǎn)向并可運(yùn)輸至支架回撤車。該型設(shè)備的使用能夠?qū)⒅Ъ芤瞥龅墓潭ê娃D(zhuǎn)向過(guò)程所占用的時(shí)間大大縮減，同時(shí)避免人員長(zhǎng)期暴露在采空區(qū)域。

液壓回撤設(shè)備通常由支護(hù)部和調(diào)向部構(gòu)成，其中主要通過(guò)液壓機(jī)械進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。以調(diào)向部為例，該部分由推移油缸、轉(zhuǎn)向輪、回撤平臺(tái)構(gòu)成；而支護(hù)部分由液壓支架和支護(hù)橫梁構(gòu)成，其支護(hù)原理基本與掩護(hù)支架使用的方式相同，全程采用液壓伺服進(jìn)行控制，操作人員通過(guò)相應(yīng)控制裝置完成設(shè)備操作，支架通過(guò)伸縮桿和橫梁相互連接，支架可通過(guò)伸縮桿單獨(dú)移動(dòng)，也可以通過(guò)橫梁拉動(dòng)三組支架同時(shí)后撤[2]。調(diào)向部分代替原來(lái)人工轉(zhuǎn)向和液壓絞車，將被撤支架移出工作面并直接進(jìn)行被撤支架的轉(zhuǎn)向工作。同時(shí)液壓支架的回撤運(yùn)輸車采用導(dǎo)軌式運(yùn)動(dòng)方式，相應(yīng)的運(yùn)輸能力提高，能夠單次完成多組液壓支架的運(yùn)輸工作。

1.2.2 回撤工藝

1）前期準(zhǔn)備工作。清理支架撤離通道內(nèi)的雜物，避免不必要的干擾；使用錨桿、錨索、錨網(wǎng)以及護(hù)頂帶等措施對(duì)撤離支架上方的頂板進(jìn)行必要的加固；檢測(cè)液壓支架狀態(tài)，及時(shí)對(duì)故障支架進(jìn)行維修恢復(fù)。

2）回撤設(shè)備就位。在運(yùn)輸巷內(nèi)鋪設(shè)運(yùn)輸鋼軌便于回撤平臺(tái)運(yùn)輸和行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)移；將回撤支護(hù)支架移動(dòng)并設(shè)置在待撤液壓支架平行位置，進(jìn)行支架安裝，并將回撤支架與平臺(tái)橫梁相互聯(lián)系；對(duì)回撤設(shè)備中的各液壓系統(tǒng)中的各管路、油缸及閥體進(jìn)行檢查。

3）支架回撤。待撤支架完成牽引繩的聯(lián)結(jié)后，進(jìn)行待撤支架降架處置，同時(shí)將支護(hù)支架伸出并完成頂板支護(hù)受力；撤架平臺(tái)通過(guò)驅(qū)動(dòng)液壓油缸將待撤支架牽移至待轉(zhuǎn)位置，待轉(zhuǎn)位置應(yīng)為相鄰未撤離支架底板后端；調(diào)向牽移部再次驅(qū)動(dòng)液壓油缸并通過(guò)轉(zhuǎn)向輪完成待撤支架轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角度為90°[3-4]；再次水平牽引將待撤支架運(yùn)輸至運(yùn)輸行走機(jī)構(gòu)處，通過(guò)行走機(jī)構(gòu)將待撤支架運(yùn)離工作面。

4）下部支護(hù)支架降架后通過(guò)調(diào)向牽引部移動(dòng)至下一待撤支架旁，進(jìn)行支架牽引前的連接與相關(guān)檢查后進(jìn)行到以下支架撤離階段。

1.3 兩種不同回撤方式的對(duì)比

1）牽引距離。傳統(tǒng)支架回撤技術(shù)需要通過(guò)鋼絞線以及滑輪對(duì)被撤支架進(jìn)行固定并通過(guò)絞車牽引，絞車和回撤支架間的鋼絞線過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致受力狀態(tài)沒(méi)有專用回撤牽引車良好，同時(shí)安全性能較差。

2）轉(zhuǎn)向效率。傳統(tǒng)支架回撤需要人工輔助完成絞車和支架的轉(zhuǎn)向，增加人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)占用大量時(shí)間，采用調(diào)向牽引車可以直接通過(guò)液壓系統(tǒng)完成設(shè)備轉(zhuǎn)向。

3）設(shè)備安裝。傳統(tǒng)支架回撤設(shè)備簡(jiǎn)單，但需要占用大量時(shí)間對(duì)被撤支架進(jìn)行固定和拆卸，專用支架回撤設(shè)備的聯(lián)結(jié)簡(jiǎn)單，同時(shí)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)完成由液壓系統(tǒng)完成。

4）安全性。傳統(tǒng)支架的牽引固定和轉(zhuǎn)向需要大量人員，回撤區(qū)域存在頂板冒落危險(xiǎn)，而人員需要長(zhǎng)時(shí)間暴露在該區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，也就增加安全事故的幾率。

2 支架回撤安全技術(shù)措施

2.1 支架回撤頂板維護(hù)

支架回撤后原支架位置的頂板形成懸露，在無(wú)支護(hù)條件下懸露部分頂板在上覆圍巖壓力作用下可能會(huì)發(fā)生下沉和斷裂，導(dǎo)致支架抱死從而影響設(shè)備正常撤出。專用回撤設(shè)備配套有支護(hù)支架代替?zhèn)鹘y(tǒng)支護(hù)方式的掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)，但根據(jù)需要沿一定間隔需要額外設(shè)置點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)。針對(duì)高冒區(qū)域點(diǎn)柱應(yīng)當(dāng)減少點(diǎn)柱間隔，一架一柱，同時(shí)沿掩護(hù)梁下側(cè)增加部分點(diǎn)柱。

2.2 通風(fēng)管理

工作面液壓支架回撤階段應(yīng)加強(qiáng)工作面內(nèi)的通風(fēng)管理，避免瓦斯積聚于局部供風(fēng)量不足的現(xiàn)象發(fā)生，具體措施有：支架回撤區(qū)域使撤架通道構(gòu)成局部通風(fēng)的進(jìn)風(fēng)段，全段采用全負(fù)壓通風(fēng)方式供風(fēng)，并且根據(jù)《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定，支架回撤階段局部通風(fēng)的供風(fēng)量應(yīng)≥600 m3/min；支架回撤期間應(yīng)確保瓦斯高抽巷的正常工作，同時(shí)加強(qiáng)工作面上隅角管理，通過(guò)瓦斯抽放或局部通風(fēng)稀釋等措施；對(duì)于回撤區(qū)域出現(xiàn)的局部瓦斯積聚或涌出，可適當(dāng)通常壓風(fēng)引射機(jī)或風(fēng)障等措施進(jìn)行處置進(jìn)行瓦斯稀釋。

2.3 大傾角防滑措施

工作面大傾角區(qū)域進(jìn)行支架回撤可能出現(xiàn)被撤支架滑動(dòng)、傾斜，為了避免該類事故的發(fā)生應(yīng)對(duì)支護(hù)的點(diǎn)柱進(jìn)行聯(lián)鎖避免支護(hù)失效，同時(shí)對(duì)待撤支架通過(guò)錨鏈連接并隨支架撤出進(jìn)行移設(shè)；同時(shí)支架和支柱撤出過(guò)程應(yīng)通過(guò)兩臺(tái)慢速絞車同時(shí)進(jìn)行，一臺(tái)進(jìn)行出架的同時(shí)使用另一架對(duì)頂梁前端進(jìn)行控制；同時(shí)大傾角平面易出現(xiàn)滑動(dòng)的還有臨時(shí)堆砌的物料，所以實(shí)際作業(yè)過(guò)程中應(yīng)避免大傾角平面進(jìn)行物料堆積；大傾角工作面作業(yè)過(guò)程同時(shí)應(yīng)避免沿傾角上下面進(jìn)行平行作業(yè)。

2.4 高冒區(qū)域防冒落措施

工作面采空區(qū)上部形成高冒區(qū)域主要是煤體前方懸露頂板出現(xiàn)斷裂并有大量的裂隙發(fā)育所造成的，為了避免撤架階段出現(xiàn)不可預(yù)知的頂板冒落現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)高冒區(qū)域的頂板進(jìn)行維護(hù)和加固，通常采用馬麗散等填充加固材料對(duì)破碎煤巖體進(jìn)行加固提高煤巖體強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)頂板的支護(hù)，增加對(duì)高冒區(qū)域頂板進(jìn)行支護(hù)的點(diǎn)柱和單體支柱的支護(hù)密度，對(duì)被撤支架區(qū)域的托棚也應(yīng)通過(guò)增加點(diǎn)柱進(jìn)行加強(qiáng)，避免支架撤出后造成托棚的垮塌；回撤過(guò)程中應(yīng)及時(shí)對(duì)非正常失效的點(diǎn)柱應(yīng)及時(shí)恢復(fù)，同時(shí)應(yīng)需要在拆除的托棚和點(diǎn)柱的附近進(jìn)行相應(yīng)支護(hù)后再進(jìn)行相應(yīng)拆除作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

專用液壓支架回撤設(shè)備的應(yīng)用不僅能夠極大地節(jié)約人力方面的投入，而且能縮短整個(gè)液壓支架回撤周期的時(shí)間，并確保整個(gè)撤架過(guò)程的安全性。