付村礦3上1007 綜采工作面快速回撤工藝實(shí)踐

徐 濤 朱思潤

（棗礦集團(tuán)付煤公司，山東 濟(jì)寧 277600）

付村礦3上1007工作面采用綜合機(jī)械化采煤法，設(shè)備數(shù)量多、重量大，設(shè)備回撤屬于大噸位綜采工作面搬家，要想在最短的時(shí)間內(nèi)安全、快速完成回撤，難度系數(shù)較高，為此，對該工作面的回撤工藝進(jìn)行了探究[1-3]。

1 3上1007 工作面概況

該工作面位于東十采區(qū)東翼，長度680 m，寬度228.7 m，工作面面積153 641 m2。該工作面運(yùn)巷煤厚變化較大，最大厚度為5.6 m，最小厚度為5.2 m，平均厚度為5.2 m。工作面平面布置情況如圖1。

圖1 3上1007 工作面布置情況

工作面采用的采煤方法為一次采全高綜合機(jī)械化采煤法，頂板采用液壓支護(hù)，回撤切眼長約200 m，回撤通道的高、寬分別為4.5 m 和3.5 m。支架及回撤通道頂板分別采用高強(qiáng)聚酯纖維柔性網(wǎng)和金屬網(wǎng)支護(hù)，前煤幫和兩端頭分別采用錨網(wǎng)和架棚支護(hù)。

2 3上1007 工作面搬家存在的問題分析

由于該工作面采用的采煤形式為沿走向長臂后退式采煤法，這會導(dǎo)致當(dāng)工作面到達(dá)回撤巷道的煤壁時(shí)，上層覆巖層的重量會完全壓在液壓支架和回撤巷道上。為避免頂板變形對巷道和開采空間的破壞，需要對現(xiàn)有支架能否滿足安全要求進(jìn)行驗(yàn)證，以保證工作面的回撤安全性。另外，由于該工作面采用的是一次采全高綜合機(jī)械化采煤方法，并采用液壓支架支護(hù)頂板，綜采設(shè)備多，重量大，搬家難度系數(shù)較高。

3 支架承載能力的核算

為保證巷道和開采空間的安全性，對回撤過程中支架所能承受的工作阻力進(jìn)行了核算。為能實(shí)現(xiàn)100%安全，回撤前對最差條件下的工作阻力進(jìn)行了核算，即上層覆巖的重量全部由單體支柱和液壓支架進(jìn)行承擔(dān)。最差條件下的覆巖載荷示意如圖2。

圖2 最差條件下的覆巖載荷示意

本研究采用載荷估算和實(shí)測統(tǒng)計(jì)估算兩種核算方法進(jìn)行了估算，并且以最大值為準(zhǔn)。

3.1 載荷估算法計(jì)算過程

式中：p 為支架支護(hù)強(qiáng)度，kPa；M 為采高，m，本工作面取值為5.5 m；y 為覆巖層的體積重量，kN/m3，本文取值為27 kN/m3；P 為支架承載力，kN/架；S 為支架支護(hù)面積，m2，本文取 9.7 m2。

根據(jù)公式（1）和（2）可以計(jì)算出，當(dāng)采高系數(shù)為6 時(shí)，單只支架的承載能力為8643 kN。

3.2 實(shí)測統(tǒng)計(jì)法計(jì)算過程

式中：Lp為基本頂周期來壓步距，本文取24 m；B 為控制頂高，本文取3 m；N 為直接頂厚度與采高比，本文取值為0.65；S 為支架支護(hù)面積，本文取 9.7 m2。

由（3）可以直接計(jì)算出單只支架的承載能力為6 578.9kN，結(jié)合載荷估算結(jié)果可知，單只支架的承載能力不得低于8643 kN。由于原有支架的承載能力為9000 kN，現(xiàn)有支架可以滿足安全搬家的承載要求。

4 3上1007 工作面搬家回撤方案的實(shí)施

為保證3上1007 工作面順利有序搬家，本工作面采用了先由采煤機(jī)開始，然后是轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)，再到刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架，最后為設(shè)備列車的回撤順序。該工藝合理利用了工作面的有限空間，提升了回撤效率。

4.1 回撤前的準(zhǔn)備工作

（1） 回撤前檢查各運(yùn)輸系統(tǒng)是否完善，保證運(yùn)輸線上各位置的絞車動作靈敏，信號安全可靠，防護(hù)網(wǎng)完備。

（2）結(jié)合工作面設(shè)備情況，選用配套的運(yùn)輸設(shè)備，保證各設(shè)備滿足載荷要求，并在工作面回撤之前完成必要設(shè)備的組裝，如：液壓起重機(jī)、液壓裝車裝置、液壓回撤平臺等。

（3）在液壓支架回撤前準(zhǔn)備足夠數(shù)量的方木，以保證回撤時(shí)三角區(qū)域頂板的安全性。

（4）在支架撤出前，在運(yùn)材巷道內(nèi)布置通風(fēng)機(jī)，并保證通風(fēng)量滿足現(xiàn)場要求。本工作面采用的2 臺30 kW 風(fēng)機(jī)，并有專人看守，以防止無計(jì)劃的隨意停風(fēng)。

4.2 具體設(shè)備的回撤工藝

（1）采煤機(jī)

在進(jìn)行采煤機(jī)回撤時(shí)，先將采煤機(jī)進(jìn)行分解，然后采用絞車逐步運(yùn)送至本工作面材巷單軌吊的起吊點(diǎn)，采用單軌吊進(jìn)行長距離運(yùn)送。

（2）轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)

在轉(zhuǎn)載機(jī)回撤前首先進(jìn)行停電閉鎖，拆除電纜，然后將機(jī)鏈斷開進(jìn)行抽鏈，完成抽鏈后回撤3 節(jié)膠帶自移機(jī)尾，再進(jìn)行回撤機(jī)頭電機(jī)和減速機(jī)，然后再回撤轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭。轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭回撤完畢后再進(jìn)行第四節(jié)膠帶自移機(jī)尾回撤，然后回撤轉(zhuǎn)載機(jī)橋身部分，回撤完畢后再進(jìn)行破碎機(jī)回撤，最后進(jìn)行機(jī)尾回撤。以上設(shè)備回撤完畢后暫存于臨近的3上1008工作面的材巷內(nèi)。

（3）刮板運(yùn)輸機(jī)

刮板運(yùn)輸機(jī)的回撤首先從刮板鏈拆解開始，然后斷開支架連接頭，然后進(jìn)行機(jī)尾部分回撤，機(jī)尾部分回撤完畢后進(jìn)行刮板鏈回撤，再到中部槽回撤，最后進(jìn)行機(jī)頭部分回撤。全部拆解完成后也暫存于3上1008 工作面的材巷內(nèi)，等支架安裝結(jié)束后將刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送至切眼進(jìn)行安裝。

（4）液壓支架

為保證各支架的順利回撤，在本工作面搬家過程中，從膠帶運(yùn)輸巷開始為各支架依次進(jìn)行編號，其中前三個支架為端頭支架（1～3 號），后三個支架為過渡支架（100～102 號），其余支架為中間支架（4～99 號）。在液壓支架回撤前首先將需要準(zhǔn)備的工具、材料準(zhǔn)備齊全，并將巷道打掃干凈。

在拆解端頭液壓支架前需要做好頂板支護(hù)工作，本項(xiàng)目采用的木垛尺寸為4 m×2 m，在進(jìn)行端頭液壓支架分解時(shí)首先拆解支架前掩梁，然后再是頂梁、后掩梁，最后進(jìn)行立柱和底座的拆解。拆解完成后將端頭支架分體運(yùn)送至切眼進(jìn)行安裝。

在進(jìn)行過渡支架回撤時(shí)，首先回撤的是最后一組支架，即102 號支架。具體過程為，將該支架遷移，在回撤巷道內(nèi)利用調(diào)向絞車進(jìn)行調(diào)向，在原支架位置處設(shè)置一個木垛和一梁三柱進(jìn)行頂板支護(hù)，支護(hù)完畢后，利用回撤運(yùn)輸叉車和調(diào)向絞車將機(jī)尾支架拉進(jìn)空頂區(qū)域，然后用平板車運(yùn)輸至指定區(qū)域。其余2 組過渡支架與本支架回收方式相同。

在進(jìn)行中間支架的回撤前，首先需要將98、99號支架調(diào)整為掩護(hù)支架。調(diào)整順序?yàn)?，先?8 號支架移至距煤幫0.8 m 處，并接實(shí)頂作為1 號掩護(hù)支架，然后將99 號支架進(jìn)行調(diào)向，然后移至98 號支架處做2 號掩護(hù)支架，并保證兩掩護(hù)支架的間隔在0.6 m 以內(nèi)。在過渡支架全部回收后，將機(jī)尾支架前移，在原支架處放入任意2 組中間支架，最終形成4 組掩護(hù)支架。

在進(jìn)行中間支架撤回過程中首先需要撤回的是97 號支架。在進(jìn)行97 號支架撤回時(shí)先將運(yùn)輸叉車與平臺連接，然后降低支架，利用支架自移功能將支架移上回撤平臺，然后利用絞車將支架拉到運(yùn)輸叉車上。其余中間支架的搬家方法與該支架的撤回方式相同。

5 結(jié)束語

付村礦3上1007 工作面頂板壓力大，面臨巷道變形量大、變形速度快、頂板支護(hù)難度大等技術(shù)難題，通過對支架承受能力的測算，驗(yàn)證了現(xiàn)有支護(hù)形式在搬家過程中的安全性。通過對設(shè)備回撤工藝及回撤路線進(jìn)行優(yōu)化，該工作面的回撤效率提升20%以上，設(shè)備搬家時(shí)間大幅度縮短，為今后同類工作面搬家工作的順利開展積累了經(jīng)驗(yàn)。