煤礦井下液壓支架回撤技術(shù)方案研究

高 斌

（陽煤集團壽陽開元礦業(yè)有限責(zé)任公司準(zhǔn)備隊， 山西 壽陽 045400）

引言

液壓支架是煤礦井下支護作業(yè)的核心裝備，在井下應(yīng)用范圍廣、使用數(shù)量多。隨著井下綜采地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，液壓支架開始廣泛應(yīng)用在大傾角地質(zhì)條件下的支護作業(yè)，當(dāng)綜采完成需要收撤時經(jīng)常出現(xiàn)支架的傾倒、咬背等問題，再加上井下巷道空間狹小，給液壓支架的回撤造成了極大的影響，回撤效率低、安全性差，迫切需要開發(fā)一種新的支架回撤技術(shù)方案。

1 井下液壓支架回撤現(xiàn)狀

以煤礦井下典型的大傾角綜采地質(zhì)情況為例，煤層平均埋深約為628 m，平均傾角為7.2°，井下綜采面的巷道斷面較小，在工作過程中需要邊回采邊對兩側(cè)巷道的尺寸進行拓寬，從而滿足井下端頭支架的移動和人員通行的需求，同時由于在綜采作業(yè)過程中所存的礦壓波動和綜采擾動的影響，傾斜面上支護的液壓支架存在較大的不穩(wěn)定現(xiàn)象，支架回撤人員面臨著較大的安全隱患，同時由于主要采用人工回撤，導(dǎo)致支架的回撤效率極低，嚴(yán)重影響了井下綜采作業(yè)的效率。

為了保證液壓支架在回撤過程中的安全性，在對液壓支架進行回撤方案設(shè)計時，分為回撤前處理和回撤過程中的回撤工藝流程優(yōu)化，其中回撤前處理主要包括防液壓支架傾倒、防支架上方頂板斷裂、防回撤過程中的支架側(cè)翻等。各回撤前處理方案措施具體匯總?cè)缦拢?/p>

1）防液壓支架傾倒：利用防滑千斤頂，在每個支架上設(shè)置2 組斜支撐千斤頂，在上出口巷道底板處設(shè)2 組錨梁，利用刮板輸送機鏈條配合液壓缸拉緊綜采面的液壓支架，各個液壓支架間也采用鋼絲繩連接。

2）防支架上方頂板斷裂：在對液壓支架進行架前處理時，需要將計劃回撤的支架盡可能地向煤壁靠攏，然后對支護上方的頂板打孔，注入快速凝結(jié)漿液（可采用水泥∶粉煤灰=1∶4.4 的快速凝結(jié)漿液），對薄弱區(qū)域的頂板進行加強。若頂板處有較大的間隙，則需要采用單體支柱對其進行支護，在開掘井下支架回撤通道的過程中，需要將錨梁插入液壓支架的探梁內(nèi)不低于180 mm，同時用原木架設(shè)上木垛進行接頂支護，防止頂板因支架回撤后產(chǎn)生斷裂。

3）防回撤過程中的支架側(cè)翻：需要在綜采面上口的硐室內(nèi)設(shè)置2 組絞車，一組絞車用于對支架進行牽引，另一組絞車則用于對頂梁進行固定，防止液壓支架在移動過程中的側(cè)翻。

2 井下回撤技術(shù)方案分析

針對井下大傾角地質(zhì)條件的特性，本文提出了一種以“自下而上無軌回撤，主絞車牽引，副絞車防倒”為核心的回撤技術(shù)方案，該技術(shù)方案包括回撤輔助設(shè)備布置、回撤工序優(yōu)化兩個方面。

回撤輔助設(shè)備布置，首先要在綜采面的上口位置設(shè)置一個尺寸為6000 mm×5000 mm 的絞車硐室，然后設(shè)置兩臺雙速絞車，其中一個作為液壓支架回撤過程中的主絞車，另一個作為副絞車。然后在距離絞車硐室約20 m 的位置再設(shè)置一個絞車硐室，在絞車硐室內(nèi)同樣設(shè)置2 組絞車，這兩組絞車主要用于輔助液壓支架回撤時的上車和對拉。在巷道的下口設(shè)置一個尺寸足夠大的回撤硐室，在支架回撤時，首先將端頭支架引入硐室內(nèi)對其進行拆解，回撤的通道應(yīng)滿足液壓支架回撤時的操作靈活性需求，該液壓支架組回撤設(shè)備布置結(jié)構(gòu)如下頁圖1 所示[1]。

圖1 井下支架回撤輔助設(shè)備布置示意圖（單位：mm）

為了滿足在井下狹小空間內(nèi)的回撤需求，根據(jù)井下的實際情況，同步對支架的回撤工序進行了優(yōu)化，先利用主絞車對支架機械能牽引，進行無軌回撤，然后利用副絞車牽引支架的頂梁，防止在運行過程中出現(xiàn)傾倒，滿足井下回撤安全性的需求。

3 井下回撤工藝分析

在井下回撤的過程中，首先將主絞車硐室內(nèi)主絞車的鋼絲繩和回撤支架的底部連接，然后將副絞車的鋼絲繩和頂梁連接，避免出現(xiàn)傾斜。固定牢固后將單體液壓支架設(shè)置到回撤液壓支架底部和上個支架立柱的靠內(nèi)位置，控制單體液壓支柱伸長，使其受力，在遷移過程中支架在絞車和支柱支護阻力的作用下，逐漸地朝著煤壁一側(cè)運行，直到回撤支架的掩護梁和相鄰位置支架的底座平行位置。然后副絞車需要開始收繩，同時單體液壓支柱繼續(xù)加壓，輔助絞車完成反復(fù)拉點作業(yè)，直到液壓支架在綜采面內(nèi)完成轉(zhuǎn)向，如圖2-1 所示[2]。

當(dāng)回撤支架的轉(zhuǎn)向完成后，主絞車和副絞車保持同樣的速率來控制回撤支架的移動，如圖2-2 所示，此后一直保持這樣的回撤狀態(tài)，直到把液壓支架提升到上出口的拐角處，此時讓工人將副絞車和支架頂梁相連接的鋼絲繩取下，將支架上立柱和絞車連接，同時采用點拉的方式來拉絞車，控制回撤支架完成轉(zhuǎn)向，如圖2-3 所示。完成轉(zhuǎn)向后即可去掉鋼絲繩，利用輔助絞車將回撤支架拉到轉(zhuǎn)運平臺上，即可完成井下轉(zhuǎn)運[3]。

圖2 液壓支架回撤工藝流程圖

采用新的井下液壓支架回撤方案后，對綜采面的回撤實際進行測量，從第一臺支架回撤開始，到最后一臺支架回撤結(jié)束，所用實際為5.4 d，比優(yōu)化前的7.3 d 降低了1.9 d，效率提升了26.1%，顯著提升了支架回撤效率，同時在回撤過程中未出現(xiàn)支架傾倒等異常，極大地提升了井下支架的回撤效率和安全性。

4 結(jié)論

1）回撤前處理主要包括防液壓支架傾倒、防支架上方頂板斷裂、防回撤過程中的支架側(cè)翻等，通過回撤前處理，能夠有效降低支架在回撤過程中發(fā)生故障的概率。

2）采用先利用主絞車對支架機械能牽引，進行無軌回撤，然后利用副絞車牽引支架頂梁的回撤工藝，能夠防止在運行過程中出現(xiàn)傾倒。

3）優(yōu)化后的回撤效率比優(yōu)化前提升了26.1%，極大地提升了支架回撤的安全性和效率。