（国家能源集团神东煤炭集团公司生产服务中心，内蒙古 鄂尔多斯 017209）
摘要：为了实现大采高综采工作面液压支架的安全、快速回撤，通过对补连塔煤矿12511综采工作面8m液压支架回撤工艺的分析，对辅巷多通道回撤工艺中的主回撤通道支护方式、掩护支架的布置、支架调向方法、大吨位绞车与滑轮应用等方面进行了改进，以实现大采高液压支架的快速回撤。实践证明，该技术应用效果良好。
关键词：支架回撤；辅巷多通道；掩护支架；两侧回撤
随着煤矿开采技术水平的不断提高、大型设备尺寸的增大，支架的回撤工艺也需要不断的改进和完善。起源于神东矿区的辅巷多通道搬家倒面技术，具有搬家倒面速度快、费用低、安全高效等特点，在神东矿区已得到广泛应用,并取得了良好的效果,，已经成为高产高效矿井生产中的关键环节。本文以神东煤炭集团补连塔煤矿12511工作面布置的郑煤 ZY21000/36.5/80D 型双柱掩护式液压支架回撤为例，对利用辅巷多通道回撤工艺快速回撤8.0m液压支架技术进行介绍，为类似条件大采高支架回撤提供借鉴。
1 工作面概况
补连塔煤矿12511综采工作面长319.1m（净煤壁），布置郑煤 ZY21000/36.5/80D双柱掩护式液压支架153台，端头支架郑煤 ZY18000/2.8/5.5D 6台，共计159台液压支架。
2 巷道布置和回撤通道支护
2.1 辅巷多通道巷道布置
12511工作面回撤通道和回撤辅巷之间布置5个联巷，两巷中心距35m。根据支架参数、特种车辆参数，确定回撤通道与回撤辅巷之间煤柱为30m，回撤通道宽度为6.5m，高为6.0m，保证经济、合理的回撤空间。
2.2 回撤辅巷、联巷及回撤通道的支护
支护的作用是阻止部分失稳的围岩产生过大的位移，以维持围岩的自稳能力，保证采掘工作面的安全。如果支护性能与围岩自稳能力相匹配，充分利用围岩自稳能力，则能以较小的支撑力达到维护的目的。因此选择正确的支护方式才能在保证安全的前提下实现经济合理的最大化。
2.2.1 回撤辅巷支护
回撤辅巷由于保护煤柱的作用，巷道围岩压力相对较小，回撤辅巷两帮网和顶板采取“金属网+锚锁”支护方式：金属网片规格φ4.0×3500×10000mm，锚索φ17.8×8000mm，间排距2500×3000mm。
2.2.2 回撤通道支护
回撤通道是回撤综采工作面设备的主要通道，与综采工作面贯通前承受的围岩压力较大，在设备回撤期间易产生顶板下沉、鼓帮等现象，因此回撤通道顶板支护成为通道支护的关键环节。
2.2.2.1 回撤通道顶板支护
回撤通道顶板采用“金属网+锚索+π型钢带+垛式支架”联合支护方式。顶板铺设的金属网为双层，规格为φ4.0×3500×10000mm；π型钢带型号为6800×140×8mm 和型号为φ28.6×8150mm的锚索支护。回撤通道使用ZZ25000/35/65型号支撑式液压支架进行支护，支架在通道内支设三排成三花布置。
2.2.2.2 回撤通道正帮支护
回撤通道正帮（与工作面贯通侧）采用可切割的玻璃钢锚杆φ27×2400mm，规格为200×300×50mm木托盘和塑料网支护。
2.2.2.3 回撤通道副帮支护
回撤通道副帮支护采用“金属网+锚锁+π型钢带”支护方式。帮网铺设的金属网为双层，规格为φ4.0×3500×10000mm；π型钢带型号为4000×140×8mm 和型号为φ21.6×5150mm的锚索支护。
3 工作面与回撤通道贯通时铺网工作
综采面距主回撤通道50m时，调整回采层位，煤层厚度大于7.0m时沿顶留底回采，煤层厚度小于6.0m时沿顶沿底回采；距回撤通道14.5-15m挂网结束后开始调整采高，采高逐步调整至6.0m，根据回撤通道情况以及地测提供主回撤通道与综采面高程数据进行调整综采面，沿顶反算采高直至贯通。
4 综采工作面液压支架回撤工艺
回撤综采工作面三机、采煤机之前，先将各个联巷内的两台和回撤通道内正对联巷口的支撑式支架撤出，为车辆创造行车条件，待三机和采煤机回撤完毕后开始回撤液压支架。
4.1回撤8米支架工艺技术改革
4.1.1 垛式支架技术研发
原有辅巷多通道支架回撤工艺中，回撤通道根据采高和顶板压力不同，使用81000-18000KN的垛式支架进行支护，针对8米综采面的支护要求，现已研发使用了25000KN的垛式支架，支护强度、安全性得到了更大的保障。
4.1.2 拉移支架使用的绞车技术改造
在此次8米支架回撤中，面临支架设备重、设备高，使用原来的50T绞车拉移支架满足不了采高和工作阻力的要求，经过几个月的研究探讨，自主研创了高平台50T绞车，使用30mm厚的钢板加工焊造了绞车立腿，共计支设12根单体，达到更强的支撑力，增强了拉移过程中的工作阻力，同时研发了100T高强度小链、100T滑轮、φ36钢丝绳等，以此来满足拉移8m支架的目的。增大了安全系数，使回撤支架高效运行。
4.1.3 五台掩护支架技术选型
8m支架综采工作面贯通稳定后，回撤通道的平均高度5.0m，通道内支架调向的有效宽度为10m。回撤使用专用掩护支架分别是主掩护太科院 ZY18000/25.5/50D型支架，副掩护太科院 ZY18000/25.5/50D型支架，三掩护太科院 ZY10000/25.5/48型支架，四掩护使用JOY 7625/22/43型支架，五掩护使用JOY 7625/22/43型支架。掩护支架越靠近三角区，支护高度越低，5#掩护支架2.2m～4.3m的支护高度能够满足要求。4#、5#掩护支架的选择非常重要，这两台支架最靠近三角区，正常条件下承受的压力最大，在拉移掩护支架时最困难。改造后，将顶梁缩短，同时保证待撤支架足够的调向空间，减少了顶梁接触面积，增大对顶板的支护强度，同时为便于拉移4#、5#掩护支架创造了条件。
4.2 液压支架回撤开口及稳放掩护支架
为了加快液压支架的回撤速度，正确选择开口联巷，12511工作面结合现场实际，从4#联巷分两头向两顺槽回撤，撤架方法采用五掩护顺序撤架法。稳放掩护支架需绞车和VTC-680蓄电池支架搬运车配合作业，保证车辆能够进入回撤通道。1#、2#、3#掩护支架稳放与传统的稳放掩护方式相同。回撤工作面8m支架4至5台后，开始稳放4#、5#掩护支架。与传统的四掩护相比，增加的第五台掩护支架更靠近三角区，5#掩护支架越靠近三角区，支护高度越低，木料越节省；控顶面积越大，安全系数越高。掩护支架的拉移主要是依靠绞车，因此5#掩护支架推移杆的位置不能超过待撤支架船头线。首先应该稳放5#掩护支架，调整位置升起后最后稳放4#掩护支架。
4.3 液压支架回撤工艺
4.3.1 选择回撤支架方式
辅巷多通道支架回撤工艺中，回撤支架的方式有两种，抽芯式和顺序式。传统回撤工艺，在贯通条件良好，铺网、连网和压网锚索质量符合要求，压力显现不明显，顶板比较完好，三角区网包较小情况下，一般选择抽芯方式回撤支架，支架撤出后需要在原位支设木料，然后回撤边架并进行木料支护，最后拉移掩护支架，跨距为两台支架中心距。抽芯方式回撤支架木料支护多，掩护支架拉移跨距大，基于上述两点选择顺序回撤支架方式，配合新辅巷多通道回撤工艺，正常支架回撤期间可实现无木料支护。
4.3.2 掩护支架位置
调整掩护支架位置，使1#掩护支架推移杆完全伸出后与待撤支架的推移杆相齐；2#、3#掩护支架掩护支架滞后1#掩护支架800mm，保证待撤支架足够的高度空间，避免与掩护支架顶梁刮卡。为保证一个待撤支架调向空间，提前撤出第一排、第二排垛式支架，顶板压力异常时，不得提前大面积回撤，防止空顶过大；在回撤通道顶板稳定，无压力显现，改通道时可将两排垛式支架全部撤出，在绞车回撤支架时，更利于保护绞车钢丝绳。
4.3.3 拉移掩护支架
5#掩护支架越靠近三角区，发挥的安全效益和经济效益愈明显，同时越靠近三角区拉移掩护支架的难度越大。若首先拉移5#掩护支架，绞车位置偏，且在拉移的过程中受三角区水平方向力的作用，5#掩护支架会向外侧偏移，极易与4#掩护支架发生咬架，处理起来难度很大。因此选择首先拉移4#掩护支架，4#掩护支架位置与绞车较正，拉移时方向容易控制。4#掩护支架拉移在前，能够限制5#掩护支架位置。利用绞车在5#掩护支架的推移杆或靠近4#掩护支架的船头吊装孔处设滑轮，钢丝绳绳头固定在待撤支架的船头吊装孔处，保证5#掩护支架向三角区内侧方向拉移，避免与4#掩护支架靠紧后发生刮卡；然后依次拉移3#、2#、1#掩护支架。
4.3.4 过联巷口时支架回撤
在掩护架拉至联巷口正中时要加强支护，回撤支架后，在支架原位顶网下及时支设木垛，同时支设木点柱维护（间距为800mm）。在联巷口附近撤架时，必须加强维护，以防支架被压死。支架回撤至联巷口时，必须严格按照撤架工艺进行作业，不得使掩护架滞后于要求位置，三角区的支护必须及时、可靠，严禁野蛮施工，为了加强过联巷时的支护强度，必须在掩护架顶梁正对联巷口时，及时在联巷内支设连锁木垛。
4.4.5支架回撤收尾
当待撤支架剩余4架时，撤出端头4#支架后，在原4#支架处支设连锁木垛并支设对柱加强支护，在剩余三台支架时，撤出五掩护架，然后撤出四掩护架，在四掩护架处支设木垛，首先撤出3#掩护支架，工作面三台支架迈步前移，然后将主副掩护架拉到位，撤出副掩护架，并在副掩护架位置处支设木垛、木柱，工作面三台支架迈步前移，前探梁顶住掩护架为止，并升紧支架，支护好顶板，防止网包撕裂。撤出主掩护架，将三台支架迈步向前拉，支架前探梁至联巷口，依次撤出2#支架、3#支架和1#支架，完成整个工作支架回撤。
5 结语
本文系统探究了8m大采高综采工作面液压支架回撤工艺，结合12511工作面回撤支架使用五掩护回撤工艺，根据实践经验总结以下优点：
1、针对8米支架回撤，使用ZY18000/32/70型支架作掩护支架，增加了三角区支护范围，提高了支护强度，有效的控制了三角区，安全系数极大提高，同时更有利于支架的撤出，正常支架回撤期间，实现了无木料支护。
2、利用顺序回撤支架的方式，将掩护支架拉移的距离由两台支架中心距减少为一台支架中心距，跨距减少一半，使掩护支架的拉移更为安全、更为方便，同时能够更好的控制掩护支架前方的网包，大大降低了漏矸、撕网的状况。
3、五掩护回撤工艺更容易控制三角区，同时给拉移掩护支架创造有利条件。使用传统布置的掩护回撤支架时，只有一台掩护支架在末采时所挂的网片（称之新网）之下，4#掩护支架降架、拉移、升起这一循环过程中，末端掩护支架上部的顶板仅依靠压网锚索和网片支撑，目前设计的压网锚索跨度较大，加之采高越大，支架顶板压力大，遇顶板破碎，很容易发生撕网、漏矸，末端掩护支架的拉移比较困难。使用三角区五掩护回撤，5台掩护支架形成交叉保护，末端掩护支架的拉移更为安全、快速。
4、高平台50T绞车的使用，极大的降低拉移支架时的工作阻力，绞车加工的立腿使用12根单体进行支护，单体布置采用“两斜四顶”支护方式，降低了由于拉移支架过程中工作阻力大，导致绞车拉翻等安全风险。本次设计成的高平台绞车，在拉移掩护过程中未出现一次拉翻绞车现场，使用效果良好。
5、以往7米支架回撤与本次8米支架回撤进行对比，7m支架和8米支架回撤均使用五掩护工艺进行，7米支架每撤1台出后在三角区位置支设一个连锁木垛和两根圆木，平均支护高度为4m，其中一个连锁木垛需要消耗54根道木，而8米支架每撤出1台支架在三角区支设一个连锁木垛和一根圆木，平均支护高度为4.5m，其中一个连锁木垛需要消耗76根道木。按每根道木42.8元计算，6m圆木一根按1608元/m3计算，7米支架消耗道木2312元/台，消耗圆木628元/台，木料消耗累计2940元/台；8米支架消耗道木3252元/台；消耗圆木314元/台；木料消耗累计3566元/台。根据平均支护高度相差0.5m，8m支架每台平均多消耗22根，费用累计941.6元/台，道木费用同比降低一半左右。按照新辅巷多通道支架回撤工艺，以300m工作面布置159台7m液压支架，可节支木料66.7万元，经济效果十分可观。
5 结语
22303工作面支架回撤历时8天，日均回撤支架近20台，实现了支架的安全快速回撤。支架回撤过程中总结出经验与不足：
(1)贯通前的铺网从14m开始，支架回撤中，采空区压网长度不足1m，回撤支架时存在支架刮蹭网片造成支架尾梁漏矸现象。因此，采取在贯通前煤壁剩余15m时即开始铺设金属网，且保证起始就为双网。
(2)支架回撤中三角区容易发生撕网现象，主要是回撤通道顶板原用的金属网与贯通后金属网片搭接处，用14#铅丝连网的密度、强度不够。因此，在提前支护回撤通道时，在主回撤通道内距离贯通侧400mm，间隔2050mm预打一排φ22×8000mm锚索，不上托盘，贯通后，网片搭接用14#铅丝连网后，安设托盘与锁具。
(3) 回撤支架时，主掩护支架与煤壁在顶板来压时容易挤死，给拉移掩护支架造成困难。因此，主掩护支架与煤壁之间保持500mm左右空间。
(4) 本次支架回撤从3#联巷开口回撤20台支架时，顶板未垮落，导致三角区压力较大，增大撤架难度。因此，提前在回撤通道开口撤架处预先打好强放孔，在开口撤架后，若三角区超过30m距离未垮落，采取强制放顶措施，减小三角区压力。
(5) 回撤支架时，顶板首次来压，两侧同时拉移掩护支架，造成通道下沉加快。因此，在开口撤架至首次来压期间拉移掩护支架时，必须保证一侧拉移完毕后另一侧再拉移。
参考文献：
[1] 窦永山.矿山压力与岩层控制技术[M].北京：煤炭工业出版社，2007
论文作者:刘孔林
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/30
标签：支架论文; 掩护论文; 通道论文; 工作面论文; 顶板论文; 绞车论文; 液压论文; 《工程管理前沿》2019年第17期论文;