大倾角综采工作面撤除工艺优化与应用

任 虎 汪良海

（国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿，安徽 阜阳 236234）

0 概况

随着刘庄煤矿大型先进综采设备的不断引进，煤矿的矿井产能不断提升，综采工作面的回采周期也不断缩短，造成工作面综采设备的安装、回撤频繁，工期紧、任务重。因综采设备撤除时间过长，造成综采设备使用紧张，后期再次安装时工期延长，导致安装成本增加，与安全、生产形势严重不符。在此背景下，刘庄煤矿依靠科技进步，采用新材料、新设备、新工艺、努力提高机械化水平，积极探索工作面撤除新技术，取得较好效果，缩短了安装、回撤周期，确保矿井产量。

刘庄煤矿121106工作面为倾斜长壁开采，工作面倾角为18°～20°，可采倾斜长780m，工作面净宽350m。工作面北临11-2煤层露头防水煤柱线，南临东三采区大巷保护煤柱线，西临121101、121102、121103工作面采空区，东临F30断层保护煤柱线。121106工作面位于F32与F30断层之间块段，总体为单斜构造形态。

121106工作面主要撤除设备明细见表1。

表1 工作面设备

液压支架重量分别为顶梁部分（含护帮、伸缩梁、托板及千斤顶和连接件）重量：约11.9T；掩护梁部分（含前后连杆、平衡千斤顶、侧推千斤顶及连接件）重量：约8.8T；底座部分（含推杆、立柱及连接件）重量：约9.8T。转载机最大机头、机尾整体重量分别约14T，破碎机重量整体约20T，电机约6T。

1 影响工作面设备拆除的因素

1.1 原撤除路线的影响分析

1）轨道顺槽影响因素：工作面停采后轨道顺槽剩余长度285m，平均坡度20°，顶板破碎，巷道肩窝受压变形严重，如在轨道顺槽靠近切眼位置施工平台作为运输上车场，则综采支架底与出架平台达到3.5m落差；生产准备、后期撤除期间均存在安全隐患，具体施工时卧底工程量也较大，因此轨道顺槽不具备出架条件。

2）胶带顺槽影响因素：工作面停采后胶带顺槽剩余长度35m，平均坡度19°，巷道内有转载机、破碎机和强力皮带机等多样设备，如在胶带顺槽靠近切眼位置施工平台作为运输上车场，因巷道较短上口形成平台困难，安装绞车设备空间受限，胶带顺槽同样不具备出架条件。

1.2 架前大坡度影响分析

121106工作面切眼回撤通道因需整体打运ZZ10000/22/45D型液压支架，撤架通道设计净高3800mm。前期准备作业结束后造成支架底座下方与撤架通道落差最大达1.5m，且停采后工作面液压支架整体呈现“尾高头低”的状态，在回撤过程中，由于ZZ10000/22/45D型液压支架的自重分量及顶板施加于液压支架顶梁上的推力等作用，支架在降架前移时，支架在工作过程中会因失去支撑点而出现沿倾向自动下滑或倾倒现象，不利于液压支架的正常回撤。

2 撤除路线优化方案

2.1 撤除路线的合理优化

基于121106轨道顺槽上口施工平台落差大，出支架期间易倒架及工作面坡度大等诸多不利因素，结合现场实际地质情况，决定自胶带顺槽上平台车场开门沿煤设计并施工一条专用撤架联巷，按20°坡度施工。撤架通道设计长度357.56m，净宽3800mm，净高3800mm，锚网索支护。撤架联巷中部通过小联巷形成甩车场与工作面撤架通道贯通构成完整出架路线。

2.2 撤除路线参数优化

考虑工作面坡度大，撤架通道采用平顶刷扩，即与支架顶成20°夹角，在刷宽3.8m后底板抬高:

H=3.8*tan20°＝1.38m，即减少撤架通道底板与支架底落差1.38m。

因支架受顶板压力不均匀，撤架通道局部段顶板在刷高1.38m后岩性硬度影响，现场刷扩后最宽位置顶板与支架固定梁垂直高差不小于500mm，最大限度减小出架难度。

撤架通道内自支架固定梁向前1.8m位置为地轨中心线，在支架至轨道间人工施工一个斜面，方便出架，防止倒架现象出现。

其中：支架宽度1750mm，轨道外沿距离1010mm。

平板车高度450mm，为保证装车，自轨面450mm以上段斜面距轨道外沿不得低于370mm。在此基础上斜面坡度最小化，避免因支架底与轨道平面高差对出架的影响。

3 液压支架撤除工艺优化及应用效果

121106综采工作面，液压支架等重型设备撤除时具体工艺优化如下：

1）回撤液压支架时由专人发出支架供液信号先适当进行降架，当液压支架通过自移爬出一定距离后立即停车，对邻架支架给压，使其支撑顶板有力。

2）使用架怀预先稳设的一部SDJ-32T慢绞的钢丝绳配合回头滑穿过待撤支架顶梁上方后，用40T锚链将钢丝绳钩头固定在待撤支架的底座销眼或四连杆上，生根点牢固可靠。

3）支架在调向过程中，先将架怀SDJ-32T慢绞钢丝绳收紧拉紧液压支架后，使用煤壁侧预先稳设的一部SDJ-32T慢绞缓慢拖运支架进行调向，架怀SDJ-32T慢绞随煤壁侧32T慢绞牵引作业缓慢收紧钢丝绳，始终确保两部SDJ-32T绞车钢丝绳对支架的分力大小基本一致，液压支架在移动过程中重心适中，不歪斜。

4）液压支架在调向及拖运过程中，若倾斜角度过大，可使用1根或2根单体的下端打在底板上（底板松软时单体可穿铁鞋），上端打在待撤支架顶梁的起吊眼处支撑支架。单体必须逆着支架歪斜方向打好并迎山有力，配合架怀SDJ-32T慢绞进行出架。单体供液必须采用远距离进行供液。

5）液压支架调向拖出后，采用两台SDJ-32T慢绞互相配合把液压支架拖至装车平台位置处后在工作面进行装车、打运。

通过现场合理组织施工，有效解决了支架撤除时易歪倒、倾斜及自动下滑等一系列难题，实现了液压支架等重型设备的安全快速回撤。

4 结论

基于刘庄煤矿121106综采工作面撤除面临的实际困难，通过增设撤架联巷，合理优化了设备撤除的整体路线，解决了工作面顺槽不具备出支架的技术难题。同时，通过现场进一步优化撤除工艺，有效解决了支架撤除时易歪倒、倾斜及自动下滑等一系列难题，实现了液压支架等重型设备的安全快速回撤。

［1］任瑞云，等.液压支架装车工艺研究[J].煤炭工程，2005（7）.

［2］徐永忻.采矿学[M].中国矿业大学出版社，2001.