王永良

（潞安化工集團司馬煤業(yè)有限公司，山西 長治 046000）

綜采工作面回采結束后需對工作面內(nèi)采煤機、刮板輸送機、液壓支架等機電設備進行有序回撤，在此過程中，工作面支架回撤作為最后一環(huán)具有十分重要的意義[1-4]。支架回撤工序是否合理、支護措施是否到位，對工作面直接安全快速回撤具有重要意義[5]。司馬礦原綜采工作面主要采用單支架或雙支架作為掩護支架，配合回柱絞車聯(lián)合進行撤架，但是在實際應用中該方法支架回撤效率低、安全系數(shù)低[6]、回撤通道易出現(xiàn)破碎垮落現(xiàn)象，不利于工作面安全回撤。 以司馬礦1216 工作面為例，對工作面停采時支架回撤方法進行合理優(yōu)化，既提高了支架回撤效率，又保證了支架回撤安全。

1 概述

潞安化工集團司馬煤業(yè)有限公司1216 工作面位于井田二采區(qū)，工作面北部為1217 工作面，西部為井田邊界，東部采區(qū)大巷，南部為二采區(qū)1215工作面采空區(qū)。1216 工作面設計長度為220 m，開采長度為1 517 m，工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為6.95 m，平均傾角為3°，工作面采用一進一回“U”型通風方式。

1216 工作面采用綜采放頂煤回采工藝，使用MG300/700-WD 型采煤機雙向割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤；選用2 部SGZ830/800 型刮板輸送機運煤；工作面內(nèi)共計安裝147 架支架，其中上下端頭各安裝3 組ZFG7500/22/38 過渡支架，ZF7000/19.5/38 型中間支架142 架，前后各兩組帶伸縮梁。 截止2021年7月1216 工作面已回采到位，工作面準備搬家回撤。

2 工作面支架原回撤方案及問題分析

2.1 傳統(tǒng)支架回撤方案

（1）工作面回撤前在停采線位置施工一條長度為220 m 回撤通道，通道寬度為4.0 m，高度為3.5 m，回撤通道施工完后通道頂板及工作面煤壁及時采用錨桿（索）進行支護，老塘側(cè)（采空區(qū)側(cè)）采用液壓支架進行臨時支護。

（2）回撤通道施工完后對回撤通道進行硬化，并在回撤通道內(nèi)安裝軌道，在回撤通道尾部以及通道中部每隔50 m 安裝一部雙向絞車。

（3）回撤前期準備工作完成后開始進行液壓支架回撤，工作面采用掩護后退式回撤方案，即將頭部兩架端頭支架拉至工作面并調(diào)向作為掩護支架。

（4）工作面回撤時從3#支架開始，先將支架拉出然后調(diào)向，利用雙向絞車將支架裝車運出工作面；工作面運出后及時前移掩護支架對頂板進行支護，如圖1 所示。 同時對掩護支架與采空區(qū)側(cè)的三角區(qū)域采用支設木垛、 單體液壓支護進行控制維護。

圖1 傳統(tǒng)工作面支架回撤施工平面

2.2 主要存在問題

（1）支架回撤周期長：由于回撤通道受應力影響，通道施工15 d 后出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，導致回撤通道內(nèi)鋪設的軌道隆起、變形等，需定期人工對底鼓區(qū)進行起底施工，起底深度在0.3～0.6 m 范圍內(nèi)；同時在進行支架回撤時利用絞車往復調(diào)向、裝車，每臺支架回撤時間在3.5 h 左右，每天支架回撤數(shù)量在4 架左右，支架回撤效率低、周期長。

（2）支架回撤危險系數(shù)高：傳統(tǒng)支架回撤方案中采用兩臺支架進行掩護，支架在回撤過程中掩護支架與采空區(qū)側(cè)形成的三角區(qū)域面積達17 m2，三角區(qū)域需支設3 組木垛以及15 根左右單體支護進行頂板維護，若應力顯現(xiàn)造成頂板破碎時，三角區(qū)域頂板垮落很容易造成壓架（柱） 、死架（柱）等現(xiàn)象[7]；同時在支架回撤、掩護架前移以及回柱時主要采用絞車完成，在整個支架回撤過程中安全系數(shù)低，不利于回撤安全。

（3）支架回撤費用高：由于支架在回撤過程中三角區(qū)域面積大，需支設大量單體柱、木垛等，受三角區(qū)應力影響，多數(shù)單體柱出現(xiàn)嚴重變形現(xiàn)象，造成支柱損壞嚴重，支護成本費用高。

3 支架新回撤工藝應用

3.1 支架回撤工藝優(yōu)化

為了解決傳統(tǒng)支架回撤方案主要存在的問題，司馬礦通過技術研究對原支架回撤方案進行優(yōu)化，采用單軌吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的回柱絞車進行支架回撤，并采用液壓調(diào)向平臺進行支架拉架、導向等工序，為了解決傳統(tǒng)支架回撤方案主要存在的問題，司馬礦通過技術研究對原支架回撤方案進行優(yōu)化，采用單軌吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的回柱絞車進行支架回撤，并采用液壓調(diào)向平臺進行支架拉架、導向等工序，如圖2 所示。

圖2 優(yōu)化后工作面支架回撤施工平面

（1）支架掩護系統(tǒng)優(yōu)化

①為了減少液壓支架在回撤過程三角區(qū)域空頂面積，對原支護掩護系統(tǒng)進行優(yōu)化，將原掩護支架數(shù)量由原來2 架增加至3 架，即將端頭3 臺支架全部作為掩護支架，從而減少了支架回撤后三角區(qū)域面積，有效控制了三角區(qū)域頂板下沉、破碎現(xiàn)象，減少單體柱支護數(shù)量。

②為了進一步提高三角區(qū)域頂板穩(wěn)定性，支架回撤后對三角區(qū)域支設一架木垛，2 組π形梁配單體液壓支柱支護，每組支護采用3 根單體液壓支柱和1 根長度為1.5 m的π形頂梁組成，提高支護強度，降低單體柱變形率。

③當工作面最后一架支架（118#）回撤后及時對三角區(qū)支設兩組木垛，并支設一排單體柱，然后從采空區(qū)側(cè)向工作面?zhèn)纫来位爻费谧o支架，即3#支架→2#支架→1#支架。

④由于工作面在回撤掩護支架時空間有限無法采用支架調(diào)向平臺進行調(diào)向時，在機尾處以及回風順槽內(nèi)各安裝一部絞車協(xié)助支架調(diào)向，支架拉至回風順槽內(nèi)進行裝車運出。

（2）液壓調(diào)向平臺應用

①液壓調(diào)向平臺具有抽架、 支架調(diào)向以及頂板支護等功能，在實際應用中調(diào)向平臺與預抽支架以及掩護支架之間采用液壓系統(tǒng)連接，抽架時先對預抽支架進行降架，并利用牽引機構將預抽支架拉至調(diào)向平臺，調(diào)向平臺通過旋轉(zhuǎn)機構對支架進行調(diào)向。

②支架運出工作面后調(diào)向平臺通過牽引機構以及液壓系統(tǒng)前移掩護支架，在移動掩護支架時先對掩護支架進行降架，然后利用調(diào)向平臺將掩護支架前移，前移步距為1.75 m。

（3）單軌吊運輸

為了防止回撤通道受應力作用出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，將原支架運輸方式進行優(yōu)化，采用單軌吊運輸系統(tǒng)，在回撤通道頂板安裝單軌吊梁，吊梁與工作面煤壁布置間距為1.6 m，單軌吊梁每節(jié)長度為2.25 m，每節(jié)單軌吊梁采用三組長度為2.5 m，直徑為22 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿進行固定；支架拉架且調(diào)向后利用單軌吊將支架運出工作面。

3.2 支架回撤注意事項

（1）支架回撤前應保證支架前方有足夠的調(diào)向空間，一般頂梁距煤壁間距不得低于3.5 m，并保證回撤通道底板平整，若底板松軟必須對底板采用混凝土澆筑，澆筑厚度為150 mm。

（2）為了便于拉出支架，在每架支架前方工作面煤壁與底板處施工一組拽拉錨桿，每組兩個錨桿，錨桿錨固后外露長度為0.3 m，同一組錨桿布置間距為0.5 m。

（3）由于支架回撤時回撤通道應力加大，若局部區(qū)域頂板出現(xiàn)下沉、破碎時，必須采取注漿、施工組合錨索、錨索吊棚等支護措施進行超前維護[8]。

（4）支架回撤后采用邁步帶壓擦頂式前移掩護支架，防止降架過程中出現(xiàn)頂板垮落顯現(xiàn)，相鄰掩護支架一次性邁步步距不得大于0.8 m。

3.3 應用效果對比分析

（1）縮短了支架回撤周期

通過與1215 工作面支架回撤工藝對比，1216工作面液壓支架回撤周期大幅縮短，采用原支架回撤工藝，工作面回撤周期為33 d，而優(yōu)化回撤工藝后的1216 工作面液壓支架回撤工藝，支架回撤周期為24 d，支架回撤周期縮短了9 d，如表1 所示。

表1 支架回撤新工藝與傳統(tǒng)工藝支架回撤對比分析

（2）降低了回撤成本費用

1215 工作面支架回撤成本費用為167 萬元，而采用新工藝后支架回撤費用為95 萬元，其中木垛及單體柱成本費用減少了31.5 萬元，如表2 所示。

表2 支架回撤新工藝與傳統(tǒng)工藝支架

（3）降低支架回撤故障率

采用液壓支架回撤新工藝后，加快了支架回撤速度，在礦壓顯現(xiàn)前及時回撤支架，避免了因應力顯現(xiàn)造成支架倒架、傾架現(xiàn)象[9]，同時新工藝中采用液壓調(diào)向平臺以及單軌吊可進行遠程控制，提高了支架回撤安全系數(shù)以及支架回撤自動化水平[10]，保證了工作面回風斷面，避免了工作面無風、微風現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 結語

司馬礦1216 工作面液壓支架回撤時采用新工藝后，解決了傳統(tǒng)支架回撤時效率低、 事故率高、設備故障率高等技術難題，提高了工作面液壓支架回撤效率，縮短了支架回撤時間，降低了支架回撤成本，保證了支架回撤安全，取得了顯著應用成效。