综采工作面支架回撤技术研究与应用

薛张荔

(晋城煤业集团 寺河煤矿二号井，山西　晋城　048019)

综采工作面设备回撤是工作面收尾阶段的一道重要工序，直接影响到矿井的生产效率。安全、经济、快速的回撤技术是保证工作面设备顺利撤出的必要条件[1-3]. 较传统的综采工作面，大采高工作面回采设备具有体积大、重量大的特点，很大程度上增加了工作面回撤的难度，同时回采速度逐渐加快，也增加了工作面搬家次数[4-5]. 因此，综采工作面采用快速、安全、高效的支架回撤技术对矿井的安全生产十分重要[6]. 基于此，本文以山西晋城煤业集团公司寺河矿二号井151308综采工作面撤架技术为研究对象，以期提高综采工作面撤架的工作效率，保障现场施工人员作业安全。

1　工程概况

151308综采工作面撤架通道断面宽6.5 m×高2.5 m，长为180 m，坡度1°～6°，机头低，机尾高。撤架通道直接顶为10 m厚石灰岩，岩性致密、坚硬；直接底为泥岩，遇水易软化、膨胀。工作面共布置有121个支架，其中119架ZZ8000/17/32型液压支架支护工作面顶板，2架ZT16000/16/30型液压支架支护端头顶板，支架重20 t，降至最低时长5 390 mm×宽1 500 mm×高1 700 mm. 支架顶盖重5 160 kg，支架4根立柱重2 580 kg，支架底座重1 224 kg. 工作面撤架通道布置示意图见图1.

图1　151308综采工作面撤架通道布置示意图

2　传统撤架技术特点

传统的撤架工艺通常采用两个掩护架紧贴并行对撤架通道顶板进行支护。一个液压支架撤出后，需在其原支护位置采用板梁进行支护；掩护架前移后，需在掩护架后架设木垛进行支护。多个工作面撤架实践表明，此技术工艺撤架效率低，工人劳动强度大，特别是在三角区内顶板压力大，布置板梁数量多，人员在三角区操作时安全系数低。传统撤架工艺示意图见图2.

图2　传统撤架工艺示意图

为提高撤架效率，降低工人劳动强度，保障现场施工人员的安全，对撤架工艺进行改进是很有必要的。

3　改进后撤架技术工艺

撤架前，在151216巷内采用1 500 mm×1 500 mm的板梁支设木垛，木垛间距不大于1 m；在机尾三角区位置架设一个1 500 mm×1 500 mm的木垛，151216巷内木垛底部进行铺网，同时对木垛靠煤帮的两侧挂网进行遮挡；撤架通道内架设3 m板梁，靠近煤帮侧为单体柱，另一侧由液压支架前梁支起。

3.1　“四掩护架”施工工艺

撤走118#架并在其原位置布置一个“一梁四柱”抬棚，靠近采空区侧支设两排单体柱架棚；将119#架完全撤出，靠近煤帮摆正作为1号掩护架，同时升起支架确保接顶严实，在原119#架区域架设木垛及时支护原支架后半部分空间。

将117#架完全撤出，在其靠采空区侧支设单体柱架棚，调整117#架位置，使其与1号掩护架平行，作为2号掩护架，同时升起支架确保接顶严实。1号掩护架前移，使其前梁支起116#架正前的两根板梁，并在1号掩护架后侧支设一个木垛，随后回掉原机尾靠煤壁支设的单体柱。

将116#架完全撤出并运走，在原116#架区域靠采空区侧支设两排单体柱架棚。分别向前拉1、2号掩护架1.5 m，使1号掩护架前梁支起115#支架上支设的板梁，待115#架完全撤出并摆正后回撤原118#支架区域靠采空区侧支设的两排单体柱架棚。115#支架后退至与2号掩护架基本对齐，且向采空区侧平移，其与2号掩护架中间间距不小于1.5 m，作为4掩护架，同时升起支架确保接顶严实。

前移1、2号掩护架1.5 m，使1号掩护架前梁支起114#支架上支设的板梁。将114#完全撤出，将4掩护架前移1.5 m,同时升起支架确保接顶严实，使4掩护架前梁及时支护原114#支架后半部分空顶区域。移114#支架插入4掩护架与2号掩护架中间作为3号掩护架。随后前移2号掩护架1.5 m，此时1号、2号、3号、4号掩护架并齐，4个掩护架形成。同时在4号掩护架靠采空区侧挂网，防止采空区碎煤、矸石进入支架前后立柱间伤人。“四掩护架”支护技术示意图见图3.

图3　“四掩护架”支护技术示意图

3.2　普通架回撤工艺

1号掩护架前移1.5 m，并支起所撤支架上支设的板梁；降下被撤支架前后梁、前移、抽出、运走；分别前移4、2、3号掩护架1.5 m；使掩护架交替前移到撤架状态，准备撤下一架，其余支架依次类推。

3.3　机头支架回撤工艺

1) 撤3号掩护架，由4个掩护架变3个掩护架。

撤至机头2#架时，撤出3号掩护架并运走；同时将4号掩护架拉斜，在原4号掩护架前梁支护空间打木垛支护。

2) 撤机头2#、1#架。

撤出2#架运走，在其原支护区域打木垛、单体柱；分别前移1号、2号、4号掩护架一个步距，使原4号掩护架与2号掩护架平行。同时使1号掩护架支起1#支架上支设的板梁。撤出1#架运走，在其原支护区域支设木垛。

3) 撤剩余3个掩护架。

分别前移2号、4号掩护架一个步距，使3个掩护架对齐。将4号掩护架撤出并运走，并回收原1#、2#架位置木垛前方的单体柱；将2号掩护架撤出并运走，在原2号掩护架位置支设木垛；1号掩护架撤出并运走。

1#、2#端头架迈步撤出。

4　“四掩护架”技术创新点

1) 由原来的两个掩护并行变为四个掩护架紧贴并行，增大了掩护架的支护面积，有效控制了三角区顶板的压力，减少了顶、帮掉碴，片帮伤人等事故的发生，很大程度上增加了现场施工人员的安全性。

2) 采用“四掩护架”、少量木垛、少量液压单体支柱相结合的方式，工艺更加简便、安全可靠，极大地降低了支设液压单体支柱、木垛的工作量，提高了工作效率。

3) 撤架通道内的液压单体支柱及板梁可以全部回收再利用，降低了生产成本，取得了较好的经济效益和社会效益。

5　结　论

“四掩护架”支架回撤工艺技术在寺河二号井151308综采工作面实验成功，改变了原有的撤架工艺方式。新型液压支架回撤工艺技术提高了综采工作面撤架的工作效率，保障了现场施工人员的安全，取得了较好的经济效益和社会效益，为今后在类似条件下的撤架作业提供了一定的借鉴作用。

[1]郑绪坤.大采高综采工作面末采回撤技术研究[J].煤炭与化工,2015(4):52-55.

[2]张家锁.大采高综采工作面快速搬家安装实践[J].煤矿安全,2015,46(4):140-143.

[3]宋杰.大采高综采工作面预掘回撤巷道多通道快速搬家技术[J].山西煤炭,2016,36(6):24-27.

[4]任安圣,郭俊,高扬.综采工作面回撤技术研究与应用[J].煤矿现代化,2013(1):6-7.

[5]王东东.综采工作面支架回撤工艺技术优化与分析[J].山东煤炭科技,2016(7):50-51,54.

[6]郑绪坤.大采高综采工作面末采回撤技术研究[J].煤炭与化工,2015,38(4):52-55.