任小平
陕煤集团神南产业发展有限公司 陕西 神木 719300
摘要：在煤矿回采的过程中，当遇到的煤层是急倾斜状态或工作面是回采倾斜的状态时，加之综合回采机器的布置方式和作业时采用的循环型方式，以及煤层赋存的倾角大小和煤层与切眼之间的夹角等诸多因素影响，形成支架倒架及溜子窜上滑下的后果。基于此，以下对煤矿综采工作面液压支架快速回撤设备进行了探讨，以供参考。
关键词：煤矿综采工作面；液压支架；快速回撤设备；研究
引言
我国煤炭开采已经进入综采时代，采煤机、刮板输送机、液压支架等大型设备大力提升了综采工作面的煤炭生产效率和安全性。但是，在实际生产中此类大型设备的安装与搬家回撤问题需要引起企业的重视。就液压支架的回撤而言，传统回撤工艺存在程序复杂、安全性低以及耗时长等问题。为进一步提升综采工作面的生产效率，解决类似于液压支架大型设备的快速回撤尤为重要。
1液压支架回撤工艺的分析与改进
液压支架在回撤过程中，要依次进行抽架、转向机装车等工作，主要依靠回撤绞车，需对回撤绞车进行多次的拆装调整，回撤的周期长，且在回撤过程中，造成综采工作面的空间紧张。在待撤液压支架转向机撤出的过程中，容易发生地面的啃底现象，造成液压支架底板的变形或损坏。这种方式造成了液压支架的回撤劳动强度高，且周期较长，提高了煤炭生产的成本，成为制约煤矿提高经济效益的重要因素。在煤矿的综采工作进行过程中，当开采到工作面末端时，应提前进入到回撤准备阶段，待采煤机、皮带机等设备回撤完毕后，将液压支架回撤设备整体运输至工作面，开始液压支架的回撤。将液压支架整体从工作位置撤出，将其放置于运输车上，然后将液压支架从运输车上卸下。回撤设备包括转向平台、回撤车及回撤装车机构，通过各部分之间的协调动作完成液压支架的撤出、转向、移动及装车，最终实现液压支架的快速回撤。
2液压支架快速回撤设备的结构
2.1回撤通道的支护设计
鉴于传统支护方案中选用菱形铁丝网强化支护时存在劳动强度大、支护效率低以及工序繁杂的问题，本工程采用高强树脂纤维网和锚杆锚索的联合支护方式。结合工作面回撤通道的宽度、液压支架顶梁及掩护梁的长度等参数，最终确定高强树脂纤维网的宽度为25m。结合工作面巷道的布置长度约为240m，在保证一定余量的前提下，最终确定高强度树脂纤维网的长度为260m。工作面所选择顶板和两帮支护锚杆类型为螺纹钢锚杆，其中锚杆直径为20mm，锚杆长度为2500mm，对于顶板支护锚杆的间距为800mm，锚杆排间距为800mm，对于两帮支护锚杆间距为800mm，锚杆排间距为1500mm。工作面的锚索采用五花眼布置，对应锚索直径为17.8mm，锚索长度为8000mm，锚索间距为3200mm，锚索排间距为1600mm。
2.2回撤通道的支护
为保证液压支架在实际回撤过程中的安全性，避免顶板下沉以及两帮移近等现象影响液压支架的回撤效率，对撤架通道采用锚杆+锚索的支护方式。回撤通道所采用支护锚索的直径为17.8mm的低松弛钢绞线，对应长度为8.3m，锚索的间距为1.75m，锚索排的间距为0.8m。巷道顶板的锚索与水平方向呈75°进行打孔布置。回撤通道所采用支护锚杆的直径为20mm的左旋无纵横螺纹钢锚杆，对应长度为2m，锚杆间距为1m，锚杆排间距为1m。根据巷道顶板的尺寸，顶板设置三排支护锚杆。
2.3采煤工艺的优化
除了采用调整伪斜的方法减小开采过程中的防滑以外，我们也可以根据采煤实际工作面的不同开采条件，将工作面开采煤层的顺序以及施工过程的工艺进行一系列的优化，达到防滑的目的。
其工艺的具体优化流程如下:调整原来机头和机尾双向采煤时使用的通排割刀方法，更改为单向采煤法，即“先机头，再机尾”，具体流程是：调整机器的进刀方式，在开始作业前，先对机头割一刀，等割刀完全跑透以后，再把刀停回原来位置。这期间先不进行推溜，因为采煤机在复位时状态是空刀，所以煤壁一侧的截深仅仅是一刀，拉架推溜要等完全复位后。此时，采煤机进行二次启动，对机头处进刀以后，再向机尾处完成刀割。采煤机在移动过程中，拉架同步进行移溜，且机头一直比机尾侧超前。将这两种不同的防滑措施相结合，可以适度调节转载机搭接机头的长度，此外，再配合调整机头的高度，拉人前的溜底链可避免因转载点的回头煤数量之多造成的设备损坏。
2.4过渡液压支架的回撤流程
当工作面两端头的液压支架回撤完成后，为保证普通液压支架回撤时拥有足够的空间，首先将过渡液压支架直接采用吊车撤出工作面；与此同时，为防止工作面顶板出现下沉影响后续中间支架的拆除任务，采用道木对原支撑过渡液压支架的位置进行支护。
2.5优化参数的确定
Workbench仿真软件的优化模块中，采用插值的计算方式，将柱窝高度、耳板厚度、垫块宽度三个参数进行正交计算优选，并且以结构材料强度和重量为目标，开展三个参数的灵敏性分析得出，底座的柱窝高度对整体质量起决定性作用，而另外两个变量-垫块宽度与耳板厚度对底座的质量影响效果不明显，即底座质量对柱窝高度变化最为敏感。同时将结构减重设计列为优先级，优化后的最大等效应力数值的1.5倍不得大于Q550材料的屈服强度，保证底座结构的安全，整体质量保持在12943kg，并且发生了35.89mm的位移。经过计算，柱窝高度优化为324.44mm、耳板厚度优化为54.066mm、垫块宽度优化为145.04mm。按照初始条件，重新建立起底座的仿真网格模型，对优化前后的结构进行对比分析。
2.6防控煤壁片帮
在综采工作面采煤工艺的实际应用中，支架的移动速度直接关系到采煤效率，移动速度不稳定极易造成煤壁片帮的事故。针对这一问题可采取的改善措施有：（1）选择合理可行的方式来提高支架的稳固性，结合以往经验对支架发生滑移或倾斜事故的原因进行分析，并制定一系列解决措施，以保障支架的适用性。（2）大量实践表明，通过增加防片帮板的方式，可以将事故的发生率减少30%，这对于保障采煤作业的安全性具有重要意义。具体操作内容为：工作人员需将防片帮板安装在靠近煤壁附件支护框架的区域，且要保证安装位置的合理性。（3）结合以往的工作经验来看，综采工作面采煤工艺的应用效果会受到诸多因素的影响，比如工作面面积、施工设备的使用性能、煤柱压力等，其中煤柱压力会直接威胁到采煤作业的安全性，因此，在采煤过程中需采取有效措施来控制煤柱的压力，适当减小巷道掘进的倾斜角度，以避免安全事故的发生。
结束语
综采工作面的回撤效率直接决定相邻工作面的接续效率，对保证煤矿高产高效生产具有重要意义。在实际回撤中，需根据工作面地质条件对回撤通道进行优化支护的同时，考虑工序相对简单的支护手段，此外，可结合数值模拟软件对不同回撤方案下对顶板围岩的控制效果进行分析，最终得出最佳回撤方案。
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