急倾斜大采高综采工作面回撤技术研究与应用

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第13期   作者:张义明 王秀江 祁海龙 董明
[导读] 摘要:太平煤矿3221-21工作面安装ZY6800/23/48型掩护式液压支架51架,MG550/1380-WD型双滚筒采煤机1台,SGZ900/2×315型刮板运输机1台。
        攀枝花(煤业)集团有限公司太平矿  四川攀枝花  617014
        摘要:太平煤矿3221-21工作面安装ZY6800/23/48型掩护式液压支架51架,MG550/1380-WD型双滚筒采煤机1台,SGZ900/2×315型刮板运输机1台。采煤工作结束,构建回撤通道通道长度90m,坡度47度,中部有一断层(25-29支架段有一落差为2.8m的逆断层,此段坡度55度),导致回收困难,可能造成支架不接顶、整体倒架、丢架、作业地点上方飞石、人员坠落等事故,经工程技术人员设计专项回撤方案,良好地解决了综采工作面设备回撤难题,取得较好的社会经济效益。
        关键词:大采高  回撤  安全
        1、项目背景
        随着煤炭开采技术和矿井大功率采煤设备的发展,大采高综采工作面设备多,体积大,重量大,运输困难,设备的撤除费时费工,要布置撤除的巷道硐室,需要运载工具,起吊和牵引装置,要完成设备撤除、运输等工作。急倾斜大采高综采工作面设备的撤除与安装是一个系统工程,从条件准备着手,提高工人操作技能,应用先进的生产工具,强化组织管理,能够全面提高急倾斜大采高综采工作面设备的撤除与安装速度,对保证矿井在减少采煤工作面后,确保矿井产量稳产高效具有重要意义。
        2、回收通道基本情况
        +700m水平北一采区3221-21回撤通道回风巷位于C29#点后2m(356m),运输巷位于C53#点前26m(629m)。回收通道长度90m,坡度47度,断层(25-29支架段有一落差为2.8m的逆断层,此段坡度55度)该工作面回收通道顶板采用锚网索支护,上端头采用锚网索配合工字钢加强支护,煤帮采用锚网索(杆)联合支护。
        回收设备情况:工作面安装ZY6800/23/48型掩护式液压支架51架,支架端头至煤壁支架架头距离煤帮4m,锚网支护过顶梁。MG550/1380-WD型双滚筒采煤机1台。工作面SGZ900/2×315型刮板运输机1台。
        3、回撤前准备
        3.1工作面上出口绞车硐室设1台JSDB-35主绞车(1#)、1台1台JSDB-35副绞车(2#)牵引支架和机电设备,配绳φ44mm;安装1台JSDB-19辅助绞车(3#)、安装1台JD-1绞车(4#)用于辅助回收单体,配绳φ15.5mm;1台JSDB-19绞车(5#)用于支架防倒,配绳φ40mm;回风巷安装1台JSDB-19绞车(6#),配绳φ40mm牵引支架上液压装车装置。
        3.2在回撤通道上出口绞车硐室安装调度电话1部。
        3.3工作面供液系统正常。
        3.4工作面上出口准备足够维护所使用的道木、单体。
        3.5使用的机械设备
        根据回撤工艺要求,回撤工作面设备使用辅助设备如下:
        4、施工顺序和方法
        4.1、施工顺序
        拆除顺序为采煤机电源电缆→工作面刮板输送机圆环链→刮板输送机驱动机头→采煤机→中部槽→支架(支架装车→解体硐室→分解装车)。
        4.2、施工方法
        工作面采煤机、刮板输送机由人工分解,由回风巷的1、2#JSDB-35绞车拖拽到位后,用矿用液压起重机装车。
        4.2.1、支架回撤方案:拆除工作面断层以下支架首先利用1、2#支架形成掩护架2架,采用无轨运输(以下简称旱运)回撤支架;回收到27#架位置时,回收掩护架,往上支架调向后,采用无轨运输回撤支架。
        4.2.2、采煤机部件、中部槽、支架到回风巷上口后,再利用上口辅助绞车配合调向装车。采煤机部件、中部槽、支架到装车处后,利用装车装置将其装上平板车。支架运输至支架解体硐室利用液压支架起重装置,解体装车升井。
        5、液压支架回撤
        5.1回撤顺序
        (1)抽1#、2#支架做掩护架;
        (2)回收工作面下部24组支架,做好三角区防护;
        (3)回收2组掩护架;
        (4)回收剩余25组支架;
        (5)回收绞车;
        (6)回收液压装车装置。


        5.2回撤工艺
        回撤支架前待撤的10组支架每组架间利用φ26×92mm大链将支架立柱和连杆分别连接形成联锁。再利用两根液压缸将待撤支架前后分别利用φ26×92mm连接,用作待撤支架的防倒联锁。支架随拆,循环形成联锁。
        5.2.1掩护架的形成
        1#、2#支架做为回撤支架时的掩护架,在待撤支架前梁位置挂滑轮1个,先将1#架用5#绞车钩头配合φ26×92mm大链与支架连杆连接,再将3#绞车钩头配合φ26×92mm大链与支架前梁(或立柱)链接(此时2台防倒绞车全部吃劲)。然后1#绞车钢丝绳钩头绕过滑轮与支架连接头连接。解开防倒大链(将大链与下一待撤支架进行捆绑形成联锁),利用支架自移配合绞车将支架抽出,(连杆防倒绞车钢丝绳不与待撤支架立柱接触时拆下钢丝绳)调向时单体配合绞车完成平行工作面,支架后退至运巷与工作面平行,离煤帮侧3米,接实顶板做为1#掩护支架,2#支架撤出方法与1#架方法相同,两掩护架间隔不能超过500mm。
        5.2.2支架的回撤
        (1)以3#支架为例,在1#掩护架前梁或底座挂滑轮1个,先将5#架用绞车钩头配合φ26×92mm大链与支架连杆连接,再将3#绞车钩头配合φ26×92mm大链与支架前梁(或立柱)链接(此时2台防倒绞车全部吃劲)。然后1#绞车钢丝绳钩头绕过滑轮与支架连接头连接。解开防倒大链(将大链与下一待撤支架进行捆绑),利用支架自移配合绞车将支架抽出,(连杆防倒绞车钢丝绳不与待撤支架立柱接触时拆下钢丝绳)调向时单体配合绞车完成平行工作面。
        (2)支架抽出调向后,在支架底座或推拉头上用φ26×92mm大链配合蝴蝶环挂滑轮一个,利用主(副)绞车钢丝绳绕过滑轮,将主(副)绞车钢丝绳头用卸扣连接(或利用1#、2#绞车钩头、大链配合蝴蝶环分别与支架底座或支架立柱连接),利用1#、2#绞车进行拖拽至上口。根据顶板情况打相应的单体进行支护后再回收下一架支架。
        (3)回撤至27#架处时将1#、2#掩护架回撤完成(先回2#再回1#),根据现场顶板情况后续回撤支架时老塘不再进行维护,抽架、运输方式与之前相同。
        (4)支架运至上口后将3#防倒绞车钢丝绳与支架顶梁(前梁)连接,利用装车机构或6#绞车进行调向,与装车机构对正。支架利用6#绞车(或装车机构)拽上装车机构内平板车上将绞车钢丝绳和滑轮解下,封车运至液压支架起重装置处进行分解。
        (5)支架装车后利用4#绞车返滑轮将绞车钢丝绳拽至待撤支架处。
        5.2.3液压支架分解
        将待拆支架的顶梁、掩护梁、底座编号,支架分解顺序:顶梁→掩护梁→底座,分解后分别装在顶梁车、掩护梁车、底座车上固定牢固。机车将支架运至分解硐室液压支架起重装置内后,待车辆停稳解开连接装置,然后进行分解。
        5.2.3.1掩护梁拆除
        施工人员用1#、2#、3#、4#专用起吊钩挂在顶梁侧护板四角起吊孔上,钩上升并留劲,用5#、6#、7#、8#起吊钩分别挂在掩护梁侧护板四角起吊孔上,然后使起吊用具带劲。并用手头工具拆除底座与掩护梁与之间的连接管路。
        施工人员站在支架两侧用钳子和小撬棍将四连杆与底座之间铰接销挡销拆除,然后起吊钩升降调整掩护梁角度。将拔销器螺栓拧紧销轴螺栓孔内后与拔销器主体连接,接通高压管给压,使缸体回缩,将顶梁与掩护梁连接销轴拔出。用同样的方法拆除另一组铰接销。
        5.2.3.2顶梁拆除
        施工人员先拆掉顶梁与底座之间连接的侧护千斤顶胶管。
        各种连接胶管拆除后,施工人员用1#、2#、3#、4#专用起吊钩挂在顶梁侧护板四角起吊孔上,吊钩上升并留劲。
        挂牢顶梁后先试吊,然后将顶梁调整合适的位置和角度。施工人员站在顶梁下方用钳子和小撬棍,拆掉立柱横销的开口销,然后拿下横销和卡销。
        施工人员站在支架两侧用钳子和小撬棍将顶梁与掩护梁之间铰接销挡销拆除,然后起吊钩升降调整顶梁角度。操作人员站在升降梯上,升至一定高度。将拔销器螺栓拧紧销轴螺栓孔内后与拔销器主体连接,接通高压管给压,使缸体回缩,将顶梁与掩护梁连接销轴拔出。放置升降台上,操作升降台操纵阀,使升降台下降至地面,人力将销轴抬下。
        支架每分解1件,机车将未分解部分运走,运进装件专用平板车,待分解部件捆绑运走后,再将未分解部分运进液压支架起重装置内。
        6、结语
        太平煤矿3221-21工作面是太平煤矿第一个使用大采高机组采煤的综采工作面,地质条件复杂,倾角大,工作面设备吨位较大,平均一架支架的重量都在30吨以上,回撤难度较高,该工作面设备的安全回撤,取得了技术突破,为矿井下一步实施大采高综采开采树立了信心。在该工作面安装、开采、回撤过程中形成了一整套适应于本矿井的技术标准。回撤期间,同步加强了液压设备、液压装车装置、一通三防、顶板管理、用电管理、合理规划了避灾路线,实现了安全高效,为矿井的未来大采高综采工作面生产提供了技术支撑,有效地缓解了矿井采掘接续紧张的局面。
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