综采工作面回撤三角区掩护支架组设计及应用分析

刘号兵

（晋能控股煤业集团晋城事业部晟泰机电安装分公司， 山西 晋城 048000）

1 工程概况

在煤炭开采中，对各个环节进行衔接的是综采工作面所进行的搬家倒面。现在，辅巷的多通道回撤工艺被应用到矿井中，主要回撤的是综采设备，回撤液压支架时，所使用的方式是逐台回撤、临时支护[1-2]。当进行回撤时，就会有三角区形成，构成三角区的是跨落的顶板、专用的掩护支架、需要回撤的支架三者相交的位置，因为三角区的空间比较狭窄，缺少支护机械化的条件，只能采用原木点柱与井字形的木垛来进行联合支护，图1 为其联合支护示意图，特别是综采工作面大于5.8 m 的液压支架的回撤，设备吨位比较重，有比较大的压力作用到顶板中，当支架在回撤之后，使管理三角区的顶板的难度变大，原有支护的设备与方式已无法满足作业要求。

图1 井字形木垛和原木点柱联合支护示意图

2 研制回撤三角区掩护支架组

研制的回撤三角区掩护支架组的目的是要使回撤作业的工艺与液压支架回撤端头的顶板机械化支护的所有要求得到满足，就要研究三角区支架组的结构布置与结构参数、三角区支架组和别的设备在空间位置彼此是合理配套等[3-4]。

1）经过研究三角区围岩所具有的适应性与液压支架的架型，就可以对掩护支架所具有的结构形式进行确定来对该区域所具有的矿压进行研究与分析，所选择支架形式一定是合理的。四柱支撑式液压支架与两柱掩护式液压支架构成了支架组，且都是1 架，四柱支撑式液压支架用于前架，两柱掩护式液压支架用于后架，型号分别是ZZ12000/29/45、ZZ12000/20/40[5]。

2）研究三角区的控制系统与其掩护支架组进行移架的措施，推移千斤顶会对其掩护支架进行联接，且推移千斤顶是2 根，且在两架底座的中间，并且两架支架的作用是相互的，2 架支架的支点分别是对方，使自移的迈步式得以实现。由于要对三角区工况的复杂性进行应对，就要把电液控制系统配置到支架中，且二者是相对应的，在控制时，所使用的控制方式是远程无线，使支架组机械化自移得以实现，防止多次对绞车牵引进行使用等作业来把劳动强度与作业风险提高，图2、图3 为三角区掩护支架组结构与布置示意图。

图2 三角区掩护支架组结构示意图

图3 三角区掩护支架组布置示意图

3）研究顶板所具有的适应性，联接前架的伸缩杆和其顶梁的是十字接头，使顶梁向左右与前后的摆动得以实现，对其顶板条件进行适应。

4）最关键的创新点：以神府煤田所使用的搬家倒面方式为例，得出特殊支架的所有参数，且特殊支架是2 台，独创性存在于支架关键配件中，如联接油缸、立柱、顶梁等；创新性存在于围岩所具有的适应性与其液压支架的架型中，在对通道进行回撤时，有比较大的压力作用于顶板中，尤其是在采空区附近有不小的作用力且是侧向的，经过研究与分析该区域所存在的矿压，在选择支架时不仅要确保其他复杂的力不影响其稳定性，还要确保支架回撤后跨落的顶板不影响支架所在位置[6-7]。当研究三角区的控制系统与其液压支架组的移架方式时，该地区有比较差的作业条件与地质条件，所以，该区的掩护支架组使机械化的自移得以实现，可以防止多次对绞车牵引进行使用而使劳动强度与作业风险提高；远程遥控系统控制使用到支架组，这样极易操作[8]。

5）三角区回撤掩护支架组的推广，对安全回撤操作、提高回撤效率、减少生产成本具有重大意义，与传统的木点柱+木垛联合支护的工艺相比，不仅节省人工与道木，还使生产更加安全，也符合我国有关的理念，于此同时，也逐渐完善了其回撤更加机械化[9]。

3 应用效果分析

其掩护支架组的应用可以解决行业难题，如三角区由于狭小的空间不能使用机械支护时，该设备投入使用之后，工作面回撤的支护材料节约60%，节省了20 万元左右；同时，回撤1 个项目就能节省40 个台班，费用节省4 万元左右；省去了未垛的搭设，不但节省了人工，还提升了施工的效率，节省了1 d 的回撤周期，降低了成本。在计算回撤工作量时，依据1 年回撤项目一共有25 个，就能创造出600 万元/a 的经济效益。能够对原支护方式进行改进，可以防止三角区下有员工在空顶处作业，使回撤通道具有更强的支护强度，使作业人员和回撤设备更加安全。

把该支架组应用到晋能控股煤业集团某矿25209 工作面的回撤项目，工作面由于机械化支护而使其回撤效率提高，降低了工人劳动强度，使回撤速度加快，劳动作业更加安全。通过现场应用得知，顶板能够被该设备进行控制，而且还使布置设备的空间配套与回撤工艺的改变等有关要求得到满足。