采煤工作面液压支架整体“搬家”的实践

赵连星 孙 聪

(山东能源枣庄矿业集团，山东 枣庄 277000)

1 工作面概况

1.1 撤除工作面

山东能源枣矿集团新安煤业公司3406工作面位于34采区南翼，开采山西组3煤层，北和东为3402工作面采空区，北西为-650回风下山保护煤柱，西为未开采区，南为3煤层风氧化带。3406工作面面长237m，使用ZF9000-20/42型液压支架158架。

1.2 安装工作面

3412工作面位于34采区南翼，开采山西组3煤层。工作面走向长平均785m，倾斜长237m，材料巷最大坡度19.5°。本工作面北为34采区制冷硐室保护煤柱线，东为未开采区及矿井南翼回风巷，西为未开采区，南为F29断层保护煤柱线及DF48断层。

工作面切眼安装3406工作面撤除的ZF9000-20/42型液压支架158架。巷道布置情况如图1所示。

2 液压支架撤、安方式的选择

2.1 传统撤除、安装

液压支架在工作面撤架迎头抽架及安架迎头调架均使用回柱绞车牵拉配合单体液压支柱施工。优点：（1）绞车安装工序简单；（2）绞车、单体液压支柱为常用设备、材料；（3）职工熟悉施工工序。缺点：（1）绞车故障率相对高；（2）钢丝绳破断危害性大；（3）供电相对复杂；（4）拉拽钢丝绳体力劳动大，占用人员多；（5）600mm轨道稳定性差。

图1 巷道布置情况示意图

2.2 专用设备撤除、安装

使用专用液压设备对工作面撤架迎头抽架及安架迎头调架进行施工。优点：（1）专用设备稳定性高、故障率低；（2）液压设备有液压安全阀，不存在超载现象；（3）设备动力源由液压系统提供，管路布置简单；（4）设备使用占用人员少，体力劳动小；（5）2100mm轨距轨道稳定性高。缺点：（1）专用设备安装使用条件要求高；（2）设备需进行采购；（3）新设备新工艺，职工需要熟悉掌握。

3 液压支架运输方式的选择

3.1 拆解运输

液压支架由工作面撤除到拆解硐室后进行解体，分成顶梁、掩护梁、立柱、底座等结构件，分别装车运输。优点：（1）体积小；（2）重量轻；（3）重心稳。缺点：（1）结构件因连接销轴变形拆解难；（2）液压管件接头因锈蚀难拆解；（3）拆解后运输量大；（4）拆解后液压支架需再次组装；（5）拆解、组装起吊事故隐患多；（6）增加拆解、组装人员配置，占用人员多，循环周期长。

3.2 整架运输

支架由工作面撤除后不解体，整架装车运输。优点：（1）减少支架拆解、组装时起吊事故隐患；（2）减少液压管件因拆解造成损耗；（3）整架运输量少；（4）减少了拆解、组装人员配置，安撤周期短。缺点：（1）整架运输重量大，整架重量约28.8t；（2）整架运输结构件尺寸大，长×宽×高：8229×1430×2400mm，重心高；（3）切眼端头断面大，控顶面积达70m2；（4）绞车选型要求大，轨道质量要求高。

通过对以上两种运输方式的分析比较，只要加强对提升运输过程的安全管控，整架运输利大于弊，因此确定为整架运输的方案。

4 安撤工作面支护情况

4.1 回撤工作面通道

净高3.6m，净宽3.3m，扩帮区域顶板采用锚网梯索支护，选用高强聚酯纤维柔性网，顶板布置四排锚杆（一排锚索），煤帮布置三排锚杆（见图2）。

4.2 安装工作面切眼

净高4.0m，净宽8.5m，顶板采用锚网梯索支护，布置11排锚杆、12排锚索（单锚索与锚索梁混合布置），煤帮布置5排锚杆（见图3）。

5 安撤设备

（1）此安撤设备优点：①避免了撤除支架在工作面撤除通道底板上的直接拖拉，防止了绞车、钢丝绳的过载运输，运输速度快，效率高；②操作系统为全液压控制，设备的回撤、牵拉、调向、装车等均由液压千斤顶完成，操作简便；③改善了工人的工作环境。

（2）采用专用设备安撤工艺较传统安撤工艺，取缔了使用绞车生拉硬拽的方式，安全、可靠、效率高。

图2 工作面回撤通道支护布置示意图

图3 工作面切眼支护布置示意图

6 提升运输系统

6.1 运输路线

自3406工作面回撤通道至3412工作面安装切眼运输路线近3000m，沿途巷道拐点6处，巷道最大坡度19.5°。

6.2 轨道铺设

为增加“搬家”设备运输期间的稳定性，3406工作面回撤通道及3412工作面安装切眼铺设2.1m轨距轨道，沿途铺设0.9m轨距轨道，轨道规格均选用30kg/m。轨道按照标准使用木道板，每根轨道增加2根铁道板增加稳定性。

6.3 绞车选择及验算

（1）设备提升运输均使用相应吨位的回柱绞车，绞车安装均使用混凝土基础并结合现场情况，增加四压两戗增强绞车稳定性。

（2）根据提升支架重量（整架重量约28.8t）和巷道坡度（巷道最大坡度19.5°），选用绞车型号为JSDB-30，静拉力300kN，选用的钢丝绳为6×19W×Φ40mm+FC，容绳量700m，钢丝绳直径40mm，绳速0.17m/s。

绞车牵引力校核：

要求Fmax＜F额定静拉力

式中：

Fmax-实际提升所需最大牵引力，N；

n-提升平板车数量，1辆；

G-平板车载重，28800kg/车；

G0-平板车重量：4000kg；

a-巷道坡度，19.5°；

μ1-平板车运行阻力系数，一般取0.015；

P-钢丝绳单位长度重量，5.717kg/m；

L-斜巷提升长度，500m；

μ2-钢丝绳运行阻力系数，与支撑情况有关，取0.2；

g—重力加速度，取9.8m/s2。

钢丝绳安全系数校验：

要求ma'=F破/Fmax＞ma

ma'=846.5/126.5=6.7＞6.5

式中：

F破-钢丝绳最小破断拉力，846.5kN；

ma'-钢丝绳安全系数；

ma-煤矿安全规程规定系数，6.5。

经校验，6×19+FC-40mm钢丝绳满足使用要求。

7 液压支架安撤工序

工作面液压支架撤除安装，使用的设备是液压支架调向平台、液压支架回撤叉车、液压支架回撤装车机构及折叠式安装叉车。

7.1 液压支架回撤工序

7.1.1 支架回撤

将液压支架调向平台的倾斜平台口正对待撤支架位置；将平台牵架千斤顶生根到待撤支架推拉杆；降待撤支架；操作液压支架推拉千斤顶将其收回，被撤支架被缓慢的向前抽出；被撤支架推拉千斤顶无行程后，将推拉千斤顶伸出，再把平台牵架千斤顶缓慢收回；再次收回液压支架推拉千斤顶，将支架向前抽出；如此往复，直至将液压支架底座箱牵拉至平台上方，解除牵拉千斤顶连接钩头。

7.1.2 支架装车

把液压支架调向平台前侧调向千斤顶钩头连接到支架推拉杆上，后侧调向千斤顶钩头连接到支架底座箱左后侧连接孔内。通过前侧调向千斤顶牵拉，后侧调向千斤顶调向，将待撤支架调整到与煤壁平行状态，解除两处调向千斤顶钩头。

7.1.3 回撤叉车运输

将液压支架回撤车与液压支架调向平台连接牢固；使用液压支架回撤车两侧的牵拉千斤顶钩头，分别连接到支架底座箱后侧连接孔内，通过千斤顶收回牵拉支架至液压支架回撤车上方，将支架与液压支架回撤车封锁为一体；将回柱绞车钩头连接到液压支架回撤叉车生根点上；解除液压支架回撤车与液压支架调向平台连接生根，使用回柱绞车牵引回撤叉车运输回撤后的支架到撤除通道端头。

7.1.4 回撤支架装车

待支架运输叉车将回撤支架牵引到撤除通道端头与运输巷轨道立交位置后，将支架运输平板车穿过回撤装车机构与液压支架回撤运输叉车对接，使用回撤装车机构将平板车固定牢固；再使用液压支架回撤运输叉车上旋转装置将支架顺时针旋转90°，解除支架封车；最后使用回撤装车机构两侧的牵拉千斤顶将支架牵拉至运输平板车上，用2t手拉葫芦封车不少于3道，完成装车。

7.2 液压支架安装工序

7.2.1 安装工作面切眼运输

支架由平板车运输到切眼机尾，通过装车机构转至运输叉车；在安装工作面切眼端头，利用支架运输叉车上的旋转机构将支架旋转90°，且支架尾梁朝向运输方向，使用安装叉车封车机构将液压支架装封牢固，使用切眼内回柱绞车将安装叉车带至变坡点。

7.2.2 切眼运输

使用机尾JSDB-30回柱绞车将液压支架运输到调架地点。调架前，对调架区域内的单体支柱进行更改，确保不影响调架和降低顶板支护强度；解除支架封车，使用安装叉车上的旋转装置将叉车上的液压支架顺时针旋转90°，待支架垂直煤壁后，再使用叉车推移装置，将液压支架退下安装叉车，液压支架到位后将叉车插板收回，使用切眼机尾回柱绞车将叉车提走，完成支架运输调架工作。

8 结语

（1）3406综放工作面158架的撤除及3412综放工作面158架的安装（共计316架），采取不拆解整体运输的方式，在运输路线长达3000m，6处巷道拐点，巷道最大坡度19.5°，运输载荷近33t的条件下，仅用20d即安全顺利的完成，比支架解体情况下提前20d，实现了安全高效。

（2）现场操作过程中要注意以下几点：①要优化设计，并制定有针对性的安全技术组织措施；②要优化提升运输系统，确保提升绞车选择合理、安装可靠；③轨道铺设必须满足提升要求，道板要密实，间距小，不阴阳；弯道处增加轨道连接加强装置，增强其稳定性；变坡点托绳轮受力大，磨损严重应及时更换；④装车重心稳，封车牢固，不少于3道；提升运输采取大合绳连件、保险绳连车的方式；⑤回柱绞车低速运行，严禁使用高速或运输过程中变速；⑥各岗点应固定人员配置，尽量不更换人员，保证操作熟练。