王力杰

（山西天地王坡煤业有限公司，山西 晋城 048021）

山西天地王坡煤业有限公司自组建以来已历经综采搬家倒面十余次，均使用绞车配合道轨对设备进行回撤，回撤效率低下，危险系数高。因而，如何优化综采工作面设备回撤工艺，提高设备回撤的工效，降低危险系数成为阻碍煤矿可持续发展的重要难题[1-3]。

1 工程概况

山西天地王坡煤业有限公司主采3#煤层，煤层平均厚度5.5 m，煤层赋存稳定，结构简单，倾角平缓。3314 综采工作面位于井田中南部，工作面可采走向长度1 946.5 m，倾斜长度为175 m，煤层平均厚度为4.25 m，开采煤层为3#煤，煤层结构简单。工作面直接顶为砂质泥岩，平均厚度为2 m；基本顶为石英砂岩，平均厚度为9 m。综采工作面采用“U”型通风方式，运输顺槽进风，回风顺槽回风，两顺槽设计净宽度均为5000 mm，净高度均为3400 mm。运输顺槽设备主要有皮带输送机、电站列车、转载机、破碎机、运输顺槽超前支架等，工作面内设备主要有前后部刮板输送机、采煤机、液压支架等。

2 以往末采及设备回撤工艺

2.1 以往综采工作面末采工艺

2.1.1 以往末采工艺

以往工作面末采期间顶板铺设双层金属网，规格为10 m×1.2 m，每完成一个循环需联网一次。在金属网下方敷设钢丝绳，间距1 m。停采工作面回撤通道宽度为4 m，高度为2.9 m。

2.1.2 以往工作面通道支护方式

工作面割完最后一刀煤后，对工作面内支架前梁处顶板及煤壁进行锚网支护。以往的回撤通道总体支护方案示意图如图1。工作面顶、帮支护要求及标准如下：

图1 以往回撤通道总体支护方案示意图（m）

（1）顶板支护

锚杆形式和规格：采用BHR500 材质、杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2400 mm。树脂加长锚固，采用两支锚固剂，一支规格为MSCKb2335，另一支规格为MSZ2360。锚杆布置：每排2 根锚杆，间距为1000 mm，排距为1500 mm，靠近煤壁锚杆距帮500 mm。

锚索：1×19 股低松弛高预应力钢绞线，直径为22 mm，长度为7300 mm，树脂加长锚固，采用一支规格为MSCKb2335 和两支规格为MSZ2360锚固剂。锚索每6 架打设1 根，锚索间距为3000 mm，距帮1000 mm。尾部配有高强度锚具，配套高强度金属托板规格300 mm×300 mm×14 mm。

（2）煤帮支护

锚杆形式和规格：采用BHR500 材质、杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2400 mm。树脂加长锚固，采用两支锚固剂，一支规格为MSCKb2335，另一支规格为MSZ2360。锚杆布置：每排布置3 根锚杆，间距为1000 mm，排距为1500 mm，巷帮上部锚杆距顶板500 mm，底部锚杆距底板400 mm。

工作面两端头过渡支架顶梁及前梁上方沿走向穿一根长度为5000 mm 的工字钢，每架不少于一根。工字钢一端顶住煤帮，梁端支设单体柱。工作面内支架每架前梁上穿一根2000 mm 走向木头，搭接长度不少于400 mm，另一端顶住煤帮，梁端支设单体柱。

2.2 运输顺槽设备回撤工艺

工作面停采后，将所有设备停电，完成电站列车高压电缆的拆除后，依次对皮带输送机、电站列车、转载机、破碎机、运顺超前大架、前后溜机头部进行解体，采用多个绞车接力，依次将设备拖至运输顺槽装车点。使用绞车配合滑轮变向将工作面内的刮板输送机和采煤机拖至回风顺槽装车点，然后用绞车配合装车点处起吊点将设备装入WC8 无轨胶轮车，将设备回收升井。

2.3 以往工作面支架回撤工艺

运输顺槽设备、刮板输送机和采煤机回撤完成后，对工作面内液压支架进行回撤。

使用绞车将液压支架抽出、调向，然后将其拖运至停采面内装车平台处，通过装车平台将液压支架装入平板车封车，通过道轨将平板车转运至运输顺槽换装点，最后将支架装入支架车运走。原设备回撤运输系统示意图如图2。

图2 原设备回撤运输系统示意图

3 末采及设备回撤工艺革新

3.1 末采及回撤通道支护工艺

3.1.1 末采工艺

3314 工作面末采期间顶板维护采用两卷规格为90 m×12 m 的单层高强度聚酯纤维柔性网代替传统的双层金属网。割煤时只需两人分别在采煤机前后支架内操作手动绞盘将柔性网起吊和放下，代替了每个循环需进前部输送机人工联网的工艺。同时，为防止窝头在回撤支架期间出现大面积来压，末采期间将钢丝绳的间距缩小，前五道钢丝绳间距0.5 m，后八道钢丝绳间距0.8 m。停采工作面回撤通道宽度为4.5 m，高度为3.1 m。

3.1.2 回撤通道支护工艺

（1）工作面顶板支护方式：锚索、纤维柔性网配合钢筋梯子梁支护。3314 工作面回撤通道总体支护方案如图3。

图3 3314 工作面回撤通道总体支护方案图（m）

顶板锚索布置：

第一步：3314 工作面末采开始做通道前（不再移架时），沿支架前梁处进行顶板锚索支护。锚索长度7300 mm，每2 架打一根锚索，锚索托盘要压紧钢丝绳。

第二步：煤机割通第一刀煤后支架打出伸缩梁支护顶板，然后进行“锚索+钢筋梯梁”支护。锚索长度7300 mm，梯型梁间距1.5 m×3 孔，每两架支护一次，需与第一步打设的锚索形成交叉支护，与第一步支护锚索间距为800 mm。

第三步：支架摘掉推移框架，将1 m 的一字梁放在推移框架前，从机头到机尾推出前溜，煤机割最后一刀煤。割最后一刀时，须分段对顶板与煤帮进行及时支护，具体要求为：视顶板情况煤机每割20～30 架，对顶、帮进行支护，分4～6 次完成整个工作面支护。隔两架支护一次，需与第二步支护形成交叉支护，且与第二步支护锚索间距为0.8 m。

（2）工作面煤帮支护方式：锚索配合钢筋梯子梁支护，两排锚索中间打设点锚杆支护。

锚索布置：钢筋梯子梁，横向布置，帮锚索排距1500 mm，每排2 根锚索，上下两排锚索间距1800 mm，垂直煤帮打设，距离顶板、底板均为650 mm。

锚杆布置：锚杆排距1500 mm，每排1 根锚杆，距顶底板均为1550 mm，垂直顶板打设。

3.2 运输顺槽设备回撤工艺革新

运输顺槽设备拆除完成后，使用BYSX-10×2（A）型矿用液压臂架式起吊装置代替绞车将电站列车、皮带输送机、转载机、破碎机、超前支架等设备依次装入WC8 无轨胶轮车回收升井。液压臂架式起吊装置主要技术参数见表1。

表1 液压臂架式起吊装置主要技术参数

BYSX-10×2（A）型矿用液压臂架式起吊装置工作过程主要分为：巷道内运输过程、支顶过程和吊装过程。

巷道内运输过程：起吊装置可在巷道内独立行走或通过辅助运输设备牵引至作业地点或至切眼巷道。

支顶过程：当起吊重物时，必须使用机体尾部支顶装置；四个支腿支起，履带最高可升至250 mm，在确认履带离开地面后，方可实施吊装。

吊装过程（无线遥控）：伸出伸缩臂、旋转吊臂、落下吊臂、放出伸缩链、起吊。

3.3 工作面液压支架回撤工艺革新

（1）液压支架回撤前，首先对下端头三角区进行抹角处理。抹角范围为2500 mm×2500 mm 的等腰三角形，确保抹角后1#支架底座前沿至煤壁宽度7 m。对运输顺槽和停采工作面巷道底板铺设高分子密度板，确保满足支架车通行要求。

（2）使用TYH-600 型液压支架调移装置代替绞车完成支架回撤作业。具体技术参数见表2。

表2 液压支架调移装置主要技术参数

液压支架调移装置由斜台、过渡台、转向台、装车台、两个牵引臂、两个装车臂和液压系统组成。斜台布置在支架底座前，可顺利地将液压支架引导至调向平台之上；过渡平台形成一个过渡段，将液压支架整体摆正；转向平台使液压支架抽出并逐渐调向90°；装车平台是使调向后的液压支架向支架运输车转载；抬底装置设置在装车平台的前部，对装车平台的高度进行调整，为液压支架向支架运输车上转载创造条件。

使用TYH-600 型液压支架调移装置代替绞车完成抽架、调向、装车、推调移装置、拉掩护架等流程的集中机械化作业，支架车将液压支架由工作面直接转运至井底车场。

3314 工作面设备回撤运输系统示意图如图4。

图4 3314 工作面设备回撤运输系统示意图

4 结论

（1）末采期间使用高强度聚酯纤维柔性网代替金属网，降低了劳动强度，提高了生产效率，也降低了人员进入前部输送机联网期间煤壁片帮伤人的安全风险。

（2）通过加强回撤通道顶帮锚网支护强度，取消了工作面背帮柱支护，在液压支架回撤过程中未出现煤壁片帮的现象。

（3）使用BYSX-10×2（A）型矿用液压臂架式起吊装置代替绞车后，平均每班需投入人力由12人变为9 人，减人25%；每班回撤设备由9 车变为11 车。使用TYH-600 型液压支架调移装置代替绞车回撤液压支架，回撤工作面单班作业人数由12人减至6 人，减人50%；完成119 个支架回撤共用时10 d，创公司单面支架回撤升井最短时间。

（4）首次在运输顺槽设备和液压支架的回撤过程中取消了绞车运输环节，设备均可实现遥控器远程操作，避免了绞车运输期间的钢丝绳断裂、跑车等风险带来的安全隐患。