综采工作面支架回撤技术优化

朱慕谦

（太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024）

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和工作面的接替，如何安全、经济、快速地回撤工作面设备是回撤技术研究的重点[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[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的重要。山西晋城煤业集团公司寺河矿二号井151308综采工作面在撤架施工时进行了“四掩护架”支架回撤技术工业性试验，达到了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的目的。

1 工程概况

151308 综采工作面撤架通道断面宽×高=6.5m×2.5m，长为 180m，坡度 1°～6°，机头低，机尾高。撤架通道直接顶为10m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20t，降至最低时长×宽×高＝5390mm×1500mm×1700mm。支架顶盖重5160kg，支架4根立柱重2580kg，支架底座重1224kg。工作面撤架通道布置示意图如图1所示。

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。经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。传统撤架工艺如图2所示。

图2 传统撤架工艺

3 改进后撤架技术工艺

撤架前，在151216巷内采用1500mm×1500mm的板梁支设木垛，木垛间距不大于1m；在机尾三角区位置架设一个1500mm×1500mm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3m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1.5m，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掉原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1.5m，作为4号掩护架，同时升起支架确保接顶严实。

前移1、2号掩护架1.5m，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号掩护架前移1.5m,同时升起支架确保接顶严实，使4号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号掩护架与2号掩护架中间作为3号掩护架。随后前移2号掩护架1.5m，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”支护技术如图3所示。

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1.5m，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1.5m；使掩护架交替前移掩护支架到撤架状态，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，很大程度上保障了现场施工人员的安全。

（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，工艺简捷、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综采工作面取得了良好的试验效果，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。