千万吨综放工作面支架快速回撤工艺优化

鲍善常

（马道头煤业有限责任公司，山西 大同 037100）

大同矿区因得天独厚的煤层赋存条件，已相继建成10 多个特厚煤层千万吨综放工作面，取得较好的经济和社会效益。但在生产中发现，千万吨综放工作面普遍存在设备回撤效率低的问题。经调研分析，主要原因是传统采用的两掩护式支架回撤工艺对机道和三角区顶板控制能力较差，需要人工支设大量木垛和单体柱，工人的劳动强度大，作业风险高，撤架时间长、效率低。统计数据表明，采用两掩护式支架回撤工艺撤架效率为8～10 架/日，制约着工作面的快速回撤[1]。本文以马道头煤业8106工作面为例，进行支架快速回撤工艺优化[2-3]。

1 工程概况

马道头8106 工作面可采走向长度为3200 m，倾向长度为220 m，平均倾角为4°，平均煤厚为15.5 m，储量1028 万t。工作面为两巷布置，2106为运输巷，兼做进风，5106 为辅运巷，兼做回风。工作面采用低位放顶煤采煤法，工作面采高3.9 m，平均放煤高度11.6 m，采放比1:2.97，日产原煤量33 000 t。工作面设备配套详见表1 和表2。以该工作面回撤为背景，进行支架快速回撤工艺优化，进行三掩护式支架回撤工艺研究[4-5]。

表1 工作面主要机电设备配置参数表

表2 液压支架技术参数

8106 工作面使用钢丝绳柔性网停采支护工艺，使用特种车辆进行回撤，主要有FBL-55 支架铲运车、LWC-50T 支架搬运车、FBL15-多功能运输车、WC55E 铲运车，其参数详见表3。回撤顺序为：皮带部分→设备列车→皮带自移机尾→转载机和破碎机→端头支架→前、后刮板机机头→采煤机→前部刮板输送机→过渡支架→后部刮板输送机→中间支架。其中，经2106 巷回撤的设备有皮带头配电点开关、移变、皮带头机头、中间部分、皮带、2106巷内的管线电缆、设备列车20 辆、托缆车10 辆、皮带自移尾、转载机、破碎机、端头支架，经5106巷回撤的设备有前部刮板输送机头及驱动、前溜槽、刮板链、采煤机、前部刮板输送机尾及驱动、后部刮板输送机机头及驱动、刮板链、后溜槽、后部刮板输送机机尾及驱动，从头向尾开始回撤支架。设备运输路线为：设备出井由8106 工作面→2106 巷/5106 巷→北一盘区辅运巷→一盘区辅运暗斜井→副斜井→调试场。

表3 特种车辆参数

2 三掩护式支架回撤方案设计

2.1 撤架前准备

使用FBL-55 支架铲运车（以下简称55 车）进行回撤支架作业，由2#支架向128#支架方向撤退。使用55 车将工作面两端128#、127#、2#、3#支架和后部运输机机头和机尾撤出，经5106 巷搬运出工作面，在撤出支架位置支设2 m×2 m 的“封口”木垛，使用两掩护支架和三掩护支架该阶段工艺一致。支护参数如图1、图2。

图2 两掩护支架撤退工艺示意图（mm）

2.2 摆掩护支架

选4#、5#、6#支架作为掩护支架，使工作面形成三个掩护支架，详见图1；使用55 车撤出4#支架到机道内并调向，使支架与煤壁保持1.5 m 的距离，靠煤帮向前移动，作为煤壁侧掩护支架；使用55 车撤出5#支架并调向，将该5#支架调整至巷道中间作为中间掩护架；用同样的方法将6#支架调出后，调整至老塘侧，作为老塘侧掩护架使用，距古塘侧保持1.5 m 间距。使4#支架与5#支架步距为1.5 m，5#支架与6#支架同步并排进行，三个掩护架间距1.2 m。每撤出一个支架后，及时将所有掩护支架前移1.75 m 并重新升紧达到规定初撑力，降架采用本架操作，降前探梁，然后降主顶梁。

图1 三掩护支架撤退工艺示意图（mm）

2.3 拉移掩护支架

拉移掩护支架时，首先要拉移靠古塘侧6#支架，其次拉移5#掩护支架，最后拉移靠煤壁侧4#掩护支架。在拉移6#支架时，利用本架拉移，用Φ26×92 的圆环链进行连接，一边用螺栓固定在6#支架的推移方套上，另一边固定在被撤支架的后立柱上。在拉移时，首先要将6#支架进行降架，随后收紧推移方套，使支架进行前移，随后使用支架回撤车进行调整，调整完毕升紧接顶。使用55 车，将5#、4#支架向前拉移。首先将5#支架降下，伸出推移方套，将支架吊车钩头挂入推移方套上，然后向前拉移，调整好位置后将其升紧接顶，用同样的方法将4#支架向前拉移。

2.4 中间支架回撤

将待撤支架缓慢降架，使用55 车将待撤支架牵拉出来。待支架抽出至最大位置，利用工作面支架的推移千斤顶配合拉后溜链调整被撤出的支架的位置，使用55 车完成90°转向。支架调正后，使用支架车将支架运出工作面升井，进行下一撤架循环。每撤出一支架后，须先向前拉掩护支架。中间液压支架撤除采用“后退式全断面掩护支架法”进行，即每撤出一个支架前移一次掩护支架，依次回撤工作面内的其余支架。在回撤最后一个支架及三个掩护支架迈步式撤出，应先将靠古塘侧的6#掩护支架撤出，一边撤出应一边加强支护。对126#支架回撤时边转向边前移边加强支护，126#支架撤出以后在原位置支设木垛进行维护。回撤掩护支架时首先将靠近古塘侧的5#支架撤出，在原位置支设单体液压支柱和木垛，最后回撤煤壁4#支架。

2.5 支护顶板

工作面空顶处顶板由一排木垛和一排液压单体做支护，每撤出一个支架，在支架主顶梁的位置支液压单体，柱距1.2 m。撤出支架后，在每个支架后掩护梁处支一排小木垛，紧靠古塘侧布置，支护规格1.5 m×1.5 m。支两排大木垛，一排木垛在老塘侧，切顶线位置，支护规格1.5 m×1.5 m，木垛中心间距1.75 m。被撤支架撤出后用4.5 m 钢梁及单体柱进行临时支护，钢梁在6#掩护支架前探梁上方进行支设。钢梁一侧靠古塘侧外露1000 mm 左右，用单体支柱进行支设，另一端被5#掩护架压600 mm 左右。该结构形成了一个“门式”构造，单体柱与6#、5#掩护架作为支腿将钢梁撑起撑住三角区顶板且单体柱挡住了古塘侧压力涌现。在回撤下一架时，用同样的方式进行支护。当完成支架的抽出、掉向动作后，及时用液压单体做支护，单体侧方的木垛支护完后，及时回撤此处的液压单体。

3 应用效果

8106 综放工作面应用三掩护式支架回撤工艺后，较两掩护式支架回撤工艺更加安全、高效和经济。采用三掩护支架平行排布、迈步式行走，利用4.5 m 工字钢梁横、插穿越掩护支架顶部，对古塘侧空顶区支护效果较好，有效控制了古塘侧顶板煤体压力；以工字钢梁配合液压单体柱代替了一排木垛支护，减少了因顶板垮塌造成的顶网撕裂事故，避免作业人员长时间进入古塘侧危险区域进行木垛支护，有效保障了三角区作业期间人员的操作安全。采用三掩护式支架回撤工艺后，工作面撤架效率显著提升，达到16 架/日，仅用8 d 完成中间支架回撤，缩短回撤时间7 d，节约木垛123 架。按照木垛单价1 万元计算，共节约支护材料123 万元；按照日产3.3 万t、吨煤100 元利润计算，增加7 d 有效生产时间可创收2310 万元；仅此两项费用加起来可创收2433 万元，取得了较好的技术经济效果。