煤矿综采工作面液压支架快速回收技术探讨

孔计伟

（山西晋煤集团晋圣公司，山西 晋城 048012）

按架型结构与围岩关系，液压支架可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种类型，三种类型支架架型结构大同小异，基本由顶梁、前梁、双纽线机构、底座、立柱、推移装置、控制系统等部件组成。松峪煤业2102综采工作面采用ZZ5000/14.5/28型掩护式液压支架，工作阻力5000kN，支护强度0.67～0.75MPa，支护高度1.45～2.8m，特别是增加了提架千斤装置，其性能稳定可靠、支撑力强，能很好地控制2102工作面围岩，提高安全性。在搬家倒面时，2104准备工作面与2102工作面距离远，巷道坡度大，所需辅助运输作业人员较多，成为制约2102工作面快速搬家倒面的瓶颈。为保证顺利搬家倒面，2102工作面液压支架采用自行牵移的工艺回收，取得了良好的效果。

1 综采工作面液压支架传统回收工艺

综采工作面液压支架按回收工艺不同可分为矿用绞车和防爆无轨胶轮车回收，矿用绞车回收即为传统回收工艺。目前，使用传统工艺搬家倒面的煤矿占比大约为90%以上，其回收过程一般是矿用绞车配合导向滑轮将液压支架牵引出来，再使用单体液压支柱配合矿用绞车使液压支架改变方向并牵引至装车平台进行装车。这种工艺作业过程复杂，劳动强度大，难以提高劳动工效。

2 圆木调向的操作方法及回收流程

2.1 综采工作面概况

山西晋煤集团晋圣公司松峪煤业2102综采工作面位于2#煤层中，走向长度237m，倾斜长度150m，平均煤厚2.02m，工作面布置液压支架101架，型号为ZZ5000/14.5/28，没有排头排尾架。2102工作面搬家倒面采用材料运输巷作为回收通道，使用自行牵移的原理从进风顺槽回收液压支架，图1为2102工作面液压支架支护及牵引移动方向示意图。

2.2 液压支架自行牵移工作原理

液压支架自行牵移是通过提架千斤实现的，如图2液压支架自行牵移与调向示意图A-A。首先液压支架向前移动时受到一个向后的摩擦力F，只有再施加一个向前的力持续平衡摩擦力F，才能实现液压支架向前移动。操作时，缩回提架千斤，伸出液压支架推移横梁，在提架千斤与推移横梁中间放置一根厚度大于15cm、宽度大于提架千斤直径5cm的板梁，然后伸出提架千斤至压实，平稳快速地缩回推移千斤，这时液压支架会再受到推移横梁与板梁的向后摩擦力F2以及推移千斤缩回时对液压支架施加的向前的推力F1，F1等于F2与F之和，从而实现液压支架向前移动一个步距。

图1 2102工作面液压支架支护及牵引移动方向示意图

2.3 圆木改变液压支架方向操作流程

使用圆木改变液压支架方向，与回收通道成0～90˚夹角，简称调向，与回收通道平行，简称调正液压支架。以100#液压支架为例，其调向的流程如下：先把100#液压支架升起贴近顶板，再倾斜放置圆木，圆木底端靠近101#液压支架，顶端放置在100#液压支架顶梁边缘中间位置，如图2B-B，释放乳化液降低100#液压支架，此时100#液压支架受一个斜向上的支撑力f，根据力的分解，可将f分解成竖直向上的支撑力f2和向回收通道的推力f1，支撑力f2和底板对100#液压支架的支撑力之和与100#架自重平衡，推力f1与摩擦力f3平衡，且推力f1持续向回收通道，从而使100#液压支架前半身向回收通道偏移，操作二至三次便可彻底改变100#液压支架的方向，与回收通道平行即完成。

图2 液压支架自行牵移与调向示意图

2.4 2102工作面液压支架回收

（1）如图1，回收100#液压支架：拆除101#、100#与99#液压支架架间高压液管→释放乳化液降低100#液压支架→100#液压支架多次自行牵移向前移出2/3→使用圆木调向→100#液压支架再多次自行牵移全部移出并前移1.5～2m→再使用圆木调向，使100#液压支架调正→矿用绞车牵引前移100#液压支架至收回全部钢丝绳。

（2）调斜101#液压支架作为临时掩护支架：101#液压支架自行牵移向前移动至回收通道2m左右，再用矿用绞车牵引101#液压支架底座，使101#液压支架与煤帮夹角约为60～45˚，作为临时掩护支架。

（3）回收98#液压支架，调斜99#液压支架：与100#液压支架方法一样，将98#液压支架回收，然后99#液压支架自行牵移向前移动1m左右，再使用矿用绞车将其调斜，与101#液压支架方向平行。

（4）调正101#液压支架作1#架掩护架：101#架自行牵移前移与调向交替进行，最终前梁超过99#液压支架，再调正靠近煤帮，作为1#掩护架。回收101#、100#液压支架的护帮柱。

（5）回收97#架，调正99#架：与100#液压支架方法一样，将97#液压支架回收，然后维护三角区。99#液压支架自行牵移向前移动，并用圆木调正，作为2#掩护液压支架。回收护帮柱，1#掩护液压支架自行牵移向前移动1.5m。至此，2102综采工作面液压支架进入正常的回收顺序，正常回收时，要先移动1#掩护液压支架，再移动2#掩护液压支架。

（6）回收1#、2#液压支架：如图3为2102工作面液压支架收尾示意图。为保证顺利收尾，在回收3#液压支架时，三角区改为木垛支护，同时将1#液压支架至煤帮之间的戴帽单体液压支柱更换为两个木垛，在1#、2#液压支架前面架设一根4mπ型梁，采用一梁两柱。1#液压支架自行牵移向前移动至全部出来，再用矿用绞车调向、牵引前移至巷道内，在1#液压支架处架设木垛。然后2#液压支架自行牵移向前移动至全部出来，再用矿用绞车调向、牵引移至巷道内，在2#液压支架处打木垛，1#和2#液压支架之间靠近π型梁处再架设一个木垛。

图3 2102工作面液压支架收尾示意图

（7） 回收1#、2#掩护液压支架：工作面剩余最后两个液压支架，压力全部集中到1#、2#掩护液压支架上，回收难度加大。矿用绞车牵引配合1#、2#掩护液压支架自行牵移，两支架交替前移至巷道内，先回收1#掩护液压支架，再回收2#掩护液压支架。

2.5 2102工作面液压支架自行牵移回收效果

松峪煤业2102综采工作面采用自行牵移的方法，安全、快速地完成了全部液压支架回收工作，达到了四个效果：

（1）回收过程更安全。采用液压支架自行牵移，基本摆脱了矿用绞车牵引回收液压支架，从而避开了矿用绞车作业时形成的危险三角区。

（2）劳动强度降低。与传统工艺相比，大大减少了人工拖拽绞车钢丝绳、使用单体液压支柱的频度，与液压支架变向时使用的圆木相比单体液压支柱轻便许多。

（3）工期缩短。传统工艺回收液压支架时，矿用绞车作业过程中，要严格执行“行车不行人”的规定，作业人员必须躲避到安全地点，而采用自行牵移回收时，不仅方便快捷，而且人员只要避开5m的范围即可，从而提高了工效，缩短了工期，2102工作面液压支架回收比预期提前了3d。

（4）作业人员更少。传统工艺回收液压支架时，一般要配备5名作业人员：1人操作矿用绞车，1人观察顶板变化，1人操作液压支架，2人辅助。而2102工作面采用自行牵移回收液压支架时，仅仅3人便满足作业要求：1人观察顶板变化，1人操作液压支架，1人辅助。

3 结语

根据液压支架的机械性能和操作工艺，改变传统的液压支架回收工艺，减少了作业人员，降低了劳动强度，从而实现快速、安全、高效搬家倒面的目标。