千萬噸綜放工作面支架快速回撤工藝優(yōu)化

鮑善常

（馬道頭煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037100）

大同礦區(qū)因得天獨厚的煤層賦存條件，已相繼建成10 多個特厚煤層千萬噸綜放工作面，取得較好的經(jīng)濟和社會效益。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，千萬噸綜放工作面普遍存在設(shè)備回撤效率低的問題。經(jīng)調(diào)研分析，主要原因是傳統(tǒng)采用的兩掩護式支架回撤工藝對機道和三角區(qū)頂板控制能力較差，需要人工支設(shè)大量木垛和單體柱，工人的勞動強度大，作業(yè)風險高，撤架時間長、效率低。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，采用兩掩護式支架回撤工藝撤架效率為8～10 架/日，制約著工作面的快速回撤[1]。本文以馬道頭煤業(yè)8106工作面為例，進行支架快速回撤工藝優(yōu)化[2-3]。

1 工程概況

馬道頭8106 工作面可采走向長度為3200 m，傾向長度為220 m，平均傾角為4°，平均煤厚為15.5 m，儲量1028 萬t。工作面為兩巷布置，2106為運輸巷，兼做進風，5106 為輔運巷，兼做回風。工作面采用低位放頂煤采煤法，工作面采高3.9 m，平均放煤高度11.6 m，采放比1:2.97，日產(chǎn)原煤量33 000 t。工作面設(shè)備配套詳見表1 和表2。以該工作面回撤為背景，進行支架快速回撤工藝優(yōu)化，進行三掩護式支架回撤工藝研究[4-5]。

表1 工作面主要機電設(shè)備配置參數(shù)表

表2 液壓支架技術(shù)參數(shù)

8106 工作面使用鋼絲繩柔性網(wǎng)停采支護工藝，使用特種車輛進行回撤，主要有FBL-55 支架鏟運車、LWC-50T 支架搬運車、FBL15-多功能運輸車、WC55E 鏟運車，其參數(shù)詳見表3?；爻讽樞驗椋浩Р糠帧O(shè)備列車→皮帶自移機尾→轉(zhuǎn)載機和破碎機→端頭支架→前、后刮板機機頭→采煤機→前部刮板輸送機→過渡支架→后部刮板輸送機→中間支架。其中，經(jīng)2106 巷回撤的設(shè)備有皮帶頭配電點開關(guān)、移變、皮帶頭機頭、中間部分、皮帶、2106巷內(nèi)的管線電纜、設(shè)備列車20 輛、托纜車10 輛、皮帶自移尾、轉(zhuǎn)載機、破碎機、端頭支架，經(jīng)5106巷回撤的設(shè)備有前部刮板輸送機頭及驅(qū)動、前溜槽、刮板鏈、采煤機、前部刮板輸送機尾及驅(qū)動、后部刮板輸送機機頭及驅(qū)動、刮板鏈、后溜槽、后部刮板輸送機機尾及驅(qū)動，從頭向尾開始回撤支架。設(shè)備運輸路線為：設(shè)備出井由8106 工作面→2106 巷/5106 巷→北一盤區(qū)輔運巷→一盤區(qū)輔運暗斜井→副斜井→調(diào)試場。

表3 特種車輛參數(shù)

2 三掩護式支架回撤方案設(shè)計

2.1 撤架前準備

使用FBL-55 支架鏟運車（以下簡稱55 車）進行回撤支架作業(yè)，由2#支架向128#支架方向撤退。使用55 車將工作面兩端128#、127#、2#、3#支架和后部運輸機機頭和機尾撤出，經(jīng)5106 巷搬運出工作面，在撤出支架位置支設(shè)2 m×2 m 的“封口”木垛，使用兩掩護支架和三掩護支架該階段工藝一致。支護參數(shù)如圖1、圖2。

圖2 兩掩護支架撤退工藝示意圖（mm）

2.2 擺掩護支架

選4#、5#、6#支架作為掩護支架，使工作面形成三個掩護支架，詳見圖1；使用55 車撤出4#支架到機道內(nèi)并調(diào)向，使支架與煤壁保持1.5 m 的距離，靠煤幫向前移動，作為煤壁側(cè)掩護支架；使用55 車撤出5#支架并調(diào)向，將該5#支架調(diào)整至巷道中間作為中間掩護架；用同樣的方法將6#支架調(diào)出后，調(diào)整至老塘側(cè)，作為老塘側(cè)掩護架使用，距古塘側(cè)保持1.5 m 間距。使4#支架與5#支架步距為1.5 m，5#支架與6#支架同步并排進行，三個掩護架間距1.2 m。每撤出一個支架后，及時將所有掩護支架前移1.75 m 并重新升緊達到規(guī)定初撐力，降架采用本架操作，降前探梁，然后降主頂梁。

圖1 三掩護支架撤退工藝示意圖（mm）

2.3 拉移掩護支架

拉移掩護支架時，首先要拉移靠古塘側(cè)6#支架，其次拉移5#掩護支架，最后拉移靠煤壁側(cè)4#掩護支架。在拉移6#支架時，利用本架拉移，用Φ26×92 的圓環(huán)鏈進行連接，一邊用螺栓固定在6#支架的推移方套上，另一邊固定在被撤支架的后立柱上。在拉移時，首先要將6#支架進行降架，隨后收緊推移方套，使支架進行前移，隨后使用支架回撤車進行調(diào)整，調(diào)整完畢升緊接頂。使用55 車，將5#、4#支架向前拉移。首先將5#支架降下，伸出推移方套，將支架吊車鉤頭掛入推移方套上，然后向前拉移，調(diào)整好位置后將其升緊接頂，用同樣的方法將4#支架向前拉移。

2.4 中間支架回撤

將待撤支架緩慢降架，使用55 車將待撤支架牽拉出來。待支架抽出至最大位置，利用工作面支架的推移千斤頂配合拉后溜鏈調(diào)整被撤出的支架的位置，使用55 車完成90°轉(zhuǎn)向。支架調(diào)正后，使用支架車將支架運出工作面升井，進行下一撤架循環(huán)。每撤出一支架后，須先向前拉掩護支架。中間液壓支架撤除采用“后退式全斷面掩護支架法”進行，即每撤出一個支架前移一次掩護支架，依次回撤工作面內(nèi)的其余支架。在回撤最后一個支架及三個掩護支架邁步式撤出，應先將靠古塘側(cè)的6#掩護支架撤出，一邊撤出應一邊加強支護。對126#支架回撤時邊轉(zhuǎn)向邊前移邊加強支護，126#支架撤出以后在原位置支設(shè)木垛進行維護?；爻费谧o支架時首先將靠近古塘側(cè)的5#支架撤出，在原位置支設(shè)單體液壓支柱和木垛，最后回撤煤壁4#支架。

2.5 支護頂板

工作面空頂處頂板由一排木垛和一排液壓單體做支護，每撤出一個支架，在支架主頂梁的位置支液壓單體，柱距1.2 m。撤出支架后，在每個支架后掩護梁處支一排小木垛，緊靠古塘側(cè)布置，支護規(guī)格1.5 m×1.5 m。支兩排大木垛，一排木垛在老塘側(cè)，切頂線位置，支護規(guī)格1.5 m×1.5 m，木垛中心間距1.75 m。被撤支架撤出后用4.5 m 鋼梁及單體柱進行臨時支護，鋼梁在6#掩護支架前探梁上方進行支設(shè)。鋼梁一側(cè)靠古塘側(cè)外露1000 mm 左右，用單體支柱進行支設(shè)，另一端被5#掩護架壓600 mm 左右。該結(jié)構(gòu)形成了一個“門式”構(gòu)造，單體柱與6#、5#掩護架作為支腿將鋼梁撐起撐住三角區(qū)頂板且單體柱擋住了古塘側(cè)壓力涌現(xiàn)。在回撤下一架時，用同樣的方式進行支護。當完成支架的抽出、掉向動作后，及時用液壓單體做支護，單體側(cè)方的木垛支護完后，及時回撤此處的液壓單體。

3 應用效果

8106 綜放工作面應用三掩護式支架回撤工藝后，較兩掩護式支架回撤工藝更加安全、高效和經(jīng)濟。采用三掩護支架平行排布、邁步式行走，利用4.5 m 工字鋼梁橫、插穿越掩護支架頂部，對古塘側(cè)空頂區(qū)支護效果較好，有效控制了古塘側(cè)頂板煤體壓力；以工字鋼梁配合液壓單體柱代替了一排木垛支護，減少了因頂板垮塌造成的頂網(wǎng)撕裂事故，避免作業(yè)人員長時間進入古塘側(cè)危險區(qū)域進行木垛支護，有效保障了三角區(qū)作業(yè)期間人員的操作安全。采用三掩護式支架回撤工藝后，工作面撤架效率顯著提升，達到16 架/日，僅用8 d 完成中間支架回撤，縮短回撤時間7 d，節(jié)約木垛123 架。按照木垛單價1 萬元計算，共節(jié)約支護材料123 萬元；按照日產(chǎn)3.3 萬t、噸煤100 元利潤計算，增加7 d 有效生產(chǎn)時間可創(chuàng)收2310 萬元；僅此兩項費用加起來可創(chuàng)收2433 萬元，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。