小康礦自然地質(zhì)條件為高應(yīng)力、極軟巖、強(qiáng)膨脹，屬于國(guó)內(nèi)外罕見。圍巖屬性及巷道變形特征給巷道支護(hù)形式的選擇帶來非常大的困難，特別是綜放面開切眼跨度大、圍巖變形快，一直是困擾小康礦綜放面設(shè)備安裝的技術(shù)難題之一。以往一直采用小斷面掘進(jìn)，邊開幫邊安裝的方法。此方法工藝復(fù)雜，調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，從開始安裝轉(zhuǎn)載機(jī)、前后部輸送機(jī)、液壓支架、采煤機(jī)，到試生產(chǎn)一般需用45d，其中安裝130組中部支架一般需用20d，安裝速度較慢，安全事故幾率較大。另外，綜放面回撤是人工使用單體、滑輪、絞車將液壓支架拉出原位并進(jìn)行調(diào)向，然后就地分解為前梁、尾梁、主體，分解時(shí)采用手拉葫蘆起動(dòng)機(jī)；分解后采用“旱地行船”的方法利用絞車?yán)粱仫L(fēng)巷裝車硐室，再用絞車把各部件拉上裝車平臺(tái)，用起吊缸將部件吊起放到平板車裝車運(yùn)走。此方法工藝復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全隱患大、配件損失嚴(yán)重，一般需用40d才能結(jié)束回撤綜放面設(shè)備工作。
為了適應(yīng)煤炭生產(chǎn)日益增大的需求以及提高企業(yè)效益，小康礦以總結(jié)、提高軟巖支護(hù)技術(shù)水平為基礎(chǔ)，改進(jìn)綜放面安裝與回撤工藝，提出了綜放面設(shè)備安裝與回撤采用機(jī)械化，并且自行研制加工安裝液壓支架用的組裝起吊架、支架運(yùn)輸車，安裝前后輸送機(jī)中板用的機(jī)械手與回撤液壓支架用的工作平臺(tái)等機(jī)械設(shè)備，通過S，S，段綜放面回撤與S：S。段綜放面安裝井下工業(yè)性試驗(yàn)，使回撤工期提前18d，安裝工期提前31d，為小康礦增產(chǎn)原煤155kt，凈增收入達(dá)155.0萬元。
2、綜放面開切眼及組裝硐室支護(hù)技術(shù)
2.1 開切眼及組裝硐室工程特征
S2S6段綜放面開切眼長(zhǎng)度為200m，煤層厚度為7. 80~11. 95m，平均厚度為8.15m。開切眼斷面形狀為橢圓拱形，凈高為3. 5m，凈寬為7.5m;組裝硐室長(zhǎng)度為40m，斷面形狀為半圓拱形，凈高為4. 3m，凈寬為6.0m。
2.2圍巖變形特征與支護(hù)形式
2. 2.1圍巖變形特征
S2S6段綜放面煤層無偽頂，直接頂為25~ 40m厚的油頁巖，易風(fēng)化、冒落，難維護(hù)；其底板為粉砂巖，局部發(fā)育粗砂巖。該面煤層頂?shù)装逯饕锢砹W(xué)特性參見表1。
表1資料表明，該綜放面回采巷道圍巖具有軟巖、高應(yīng)力、強(qiáng)膨脹等特性。
在掘進(jìn)施工S．S6段綜放面兩巷過程中，分別對(duì)4.6m，5.0m，6.0m跨度的U36型鋼拱形棚支護(hù)的巷道圍巖變形進(jìn)行了觀測(cè)、分析和研究，其變形規(guī)律如圖1所示。
由圖1可知，底板變形速度顯著大于頂板和兩幫，底鼓速度為15mm/d，兩幫收斂速度為4mm/d，而頂板下沉速度為2mm/d，巷道跨度越大，底鼓量越大，亦越難維護(hù)。
2.2.2 開切眼及組裝硐室工程支護(hù)形式
根據(jù)S2S6段綜放面兩巷圍巖變形觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合建礦以來軟巖支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，重新確定了開切眼及組裝硐室支護(hù)形式。
支護(hù)形式為U36型鋼橢圓拱形棚（開切眼）及半圓拱形棚（組裝硐室），錨桿、掛網(wǎng)、剎木拌、噴混凝土的復(fù)合支護(hù)，見圖2和圖3。
另外，為保證開切眼及組裝硐室的寬度，防止棚腿受側(cè)壓作用而變形，兩側(cè)棚腿打錨桿鎖緊，每根錨桿的錨固力需達(dá)到100kN以上。
2.3支護(hù)效果
上述支護(hù)方案實(shí)施后，開切眼及組裝硐室的底鼓基本得到控制。巷道經(jīng)過lOd左右以后，收斂速度基本趨于穩(wěn)定，高收斂速度保持在30mm/d，寬收斂速度保持在4mm/d。圍巖變形量減少了一半以上。通過一次性臥底，即可為綜放面設(shè)備安裝提供所需空間。
3、液壓支架回撤工藝
3.1回撤機(jī)具
S2S3段綜放面回撤液壓支架設(shè)備布置如圖4。
(1)在工作面內(nèi)鋪設(shè)43 kg/m的鐵軌，軌距1. 8m，與回風(fēng)巷內(nèi)軌道相連軌距為0.6m的軌道重復(fù)鋪設(shè)10m。
(2) JD-40和JD-25絞車各1臺(tái)，布置在機(jī)尾處，分別牽引支架運(yùn)輸車和平板車。
(3)回撤液壓支架工作平臺(tái)，安裝在欲回撤液壓支架正前方。
(4) 14T回柱絞車2臺(tái)，布置在重復(fù)鋪設(shè)軌道斜前方，一個(gè)是牽引平板車至重復(fù)鋪設(shè)軌道處，另一個(gè)作為輔助使用。
(5)組裝液壓支架運(yùn)輸車。
(6)平板車，從地面下井經(jīng)S2S3回風(fēng)巷至后安全出口處運(yùn)輸支架等設(shè)備用。
(7)彎道1組，裝有液壓支架與尾梁后的平板車經(jīng)彎道返至S，S6回風(fēng)巷。
3.2方法與步驟
(1)將工作平臺(tái)的引架平臺(tái)伸入到欲回撤液壓支架底座下面，將工作平臺(tái)上的2臺(tái)14T回柱絞車的牽引鋼絲繩從兩個(gè)調(diào)向定滑輪繞過，大繩鉤子掛在欲回撤液壓支架底座上的起吊孔上，由回柱絞車正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼絲繩收、放，將支架沿引架平臺(tái)平移拉到工作平臺(tái)的調(diào)向平臺(tái)上，再將大繩鉤子在支架底座上的起吊孔互換位置，通過調(diào)向定滑輪進(jìn)行調(diào)向，使支架方向與煤壁一致；最后將支架拉到工作平臺(tái)的裝車平臺(tái)上。
(2)啟動(dòng)JD40絞車將液壓支架運(yùn)輸車?yán)焦ぷ髌脚_(tái)的裝車平臺(tái)處，調(diào)節(jié)支架運(yùn)輸車上的吊掛液壓支架伸縮缸，把4個(gè)起吊鉤子分別鉤在支架底座上的4個(gè)起吊孔內(nèi)，將支架吊起，然后啟動(dòng)JD-40絞車將支架運(yùn)輸車?yán)街貜?fù)鋪設(shè)軌道處，調(diào)節(jié)支架運(yùn)輸車上的前后兩側(cè)伸縮缸升起支架運(yùn)輸車，使液壓支架距軌面500mm，確保平板車能從支架底部順利通過；在液壓支架離開工作平臺(tái)后，利用工作平臺(tái)上的錨固缸及掩護(hù)支架的推拉缸，完成工作平臺(tái)及掩護(hù)支架前移工作，使得工作平臺(tái)的引架平臺(tái)伸入到下一個(gè)欲回撤液壓支架底座下面，重復(fù)著回撤液壓支架工作。
(3)將14T回柱絞車的大繩鉤頭掛在平板車上，啟動(dòng)回柱絞車牽引平板車（一次牽引兩個(gè)平板車）到支架運(yùn)輸車處，使得后面平板車正好處于液壓支架正下方；然后調(diào)節(jié)支架運(yùn)輸車上的前后兩側(cè)伸縮缸及吊掛液壓支架伸縮缸，使4個(gè)起吊鉤伸出，把液壓支架底座平穩(wěn)地落到平板車上，并用~15.5mm鋼絲繩將液壓支架與平板車綁牢；而后調(diào)節(jié)支架運(yùn)輸車拆卸尾梁的伸縮缸，使得拆卸鉤子掛在尾梁的起吊孔上，進(jìn)行拆卸尾梁；將分解后的尾梁通過調(diào)節(jié)支架運(yùn)輸車拆卸尾梁的伸縮缸把尾梁平穩(wěn)地放到前個(gè)平板車上，并用~15. 5mm鋼絲繩將尾梁與平板車綁牢；最后將JD-25絞車的大繩鉤頭繞過定滑輪掛上載重平板車，摘除14T回柱絞車的大繩鉤頭，啟動(dòng)JD-25絞車將載重平板車通過彎道運(yùn)至S．S3綜放面回風(fēng)巷安全出口處；載重平板車運(yùn)出支架運(yùn)輸車后；支架運(yùn)輸車依次重復(fù)著液壓支架運(yùn)輸、分解的工作。
每撤兩組支架須及時(shí)拆除1節(jié)1. 8m軌道。
4、前、后部輸送機(jī)及液壓支架安裝工藝
4.1安裝機(jī)具
S2S6開切眼安裝設(shè)備布置如圖5所示。
(1)在切眼內(nèi)鋪設(shè)43 kg/m的鐵軌，軌距3. 1m，與組裝硐室內(nèi)軌距為0.6m的軌道連接成“十”字形以形成四角變道，實(shí)現(xiàn)平板車內(nèi)支架轉(zhuǎn)載向液壓支架運(yùn)輸車，從而改變支架在開切眼內(nèi)運(yùn)輸時(shí)支架方向，確保與煤壁垂直。
(2) JD-55絞車2臺(tái)，布置在機(jī)尾硐室中，牽引支架運(yùn)輸車。
(3)安裝前、后部輸送機(jī)中板機(jī)械手1個(gè)，安裝在開切眼內(nèi)。
(4) 14T回柱絞車1臺(tái)，布置在機(jī)尾，將裝有組裝好支架的平板車?yán)了慕堑捞帯?br /> (5)安裝液壓支架運(yùn)輸車1臺(tái)，長(zhǎng)3.3m，寬
2. 47m，高1.8m，運(yùn)輸車前后間距1.73m。
(6)組裝液壓起吊架1個(gè)，設(shè)在長(zhǎng)度為40m的組裝硐室內(nèi)，將在SZS3綜放面分解的支架在這里重新組裝。
(7)彎道1組，卸完支架后的平板車經(jīng)彎道返至S2S6回風(fēng)巷。
4.2方法與步驟
4. 2.1安裝前、后部輸送機(jī)中板
在開切眼內(nèi)組裝機(jī)械手后，機(jī)械手沿軌距3. 1m軌道通過機(jī)械手上的絞車牽引至前、后部輸送機(jī)機(jī)頭過渡槽處（機(jī)械手上絞車的牽引鋼絲繩繞過定滑輪后鎖在機(jī)械手上，機(jī)械手在軌道上前后運(yùn)行靠自身絞車的牽引來實(shí)現(xiàn)。），把裝有中板的平板車放到對(duì)中板地點(diǎn)，機(jī)械手動(dòng)作安裝前、后部輸送機(jī)中板。
(1)機(jī)械手行走至裝有中板平板車前方；
(2)降大臂至裝中板車正前方，安起吊架，每?jī)蓧K中板為一組，將起吊架放在兩塊板中間，用限位銷將其鎖��；
(3)擺動(dòng)大臂至鋪板位置，降小臂，串引鏈繩，降大臂中板落地，安啞鈴銷，抽出限位銷，升小臂、大臂，同時(shí)擺動(dòng)大臂至裝中板平板車上方。
4.2.2液壓支架組裝
將ZFS7200/17/29H支架在S，S3綜放面分解為主體和尾梁；將尾梁裝在一個(gè)平板車上，支架主體裝到另一個(gè)平板車上，并用~15. 5mm鋼絲繩將其與平板車綁牢，然后將載重平板車通過S2S3綜放面回風(fēng)巷、回風(fēng)斜巷、S回風(fēng)中巷、S2S6綜放面回風(fēng)斜巷、回風(fēng)巷運(yùn)至組裝硐室。
在組裝硐室內(nèi)，首先將尾梁車放到組裝起吊架后側(cè)的組裝位置，通過調(diào)節(jié)組裝液壓起吊架液壓系統(tǒng)起吊的組裝液壓閥，由液壓缸帶動(dòng)組裝液壓起吊架內(nèi)起吊用的鉤子將尾梁吊起，將平板車放入邊道；放支架主體至起吊架中部的組裝位置，在調(diào)節(jié)尾梁的位置時(shí)，尾梁與支架主體銷孔插入銷子使其形成一體。摘下起吊鉤，由14T回柱絞車牽引支架進(jìn)入四角道。
4.2.3支架運(yùn)輸
液壓支架形成后，將JD-55絞車大繩鉤頭掛在液壓支架運(yùn)輸車的銷子上，啟動(dòng)絞車，將支架運(yùn)輸車?yán)了慕堑琅钥拷鼨C(jī)尾硐室側(cè)；繼而將回柱絞車的大繩鉤頭掛在裝有液壓支架的平板車的銷子上，啟動(dòng)14T回柱絞車，將平板車?yán)了慕堑捞幒螅拷Ъ苓\(yùn)輸車停穩(wěn)；將準(zhǔn)備好的高壓管頭接在支架及支架運(yùn)輸車的液壓管接頭上，并插入U(xiǎn)形銷固定，形成支架及支架運(yùn)輸車的液壓系統(tǒng)，使支架運(yùn)輸車伸開前兩個(gè)活動(dòng)輪；調(diào)節(jié)支架液壓閥，升高支架的4個(gè)立柱；然后啟動(dòng)JD-55絞車牽引支架運(yùn)輸車，使其進(jìn)入支架中，調(diào)節(jié)操縱閥收支架的4個(gè)立柱，使支架的前梁、尾梁與主體連接處分別卡在支架運(yùn)輸車兩端立板上，再調(diào)節(jié)液壓支架立柱加長(zhǎng)桿的伸縮，使支架底座懸空距平板車250mm;然后再調(diào)節(jié)支架運(yùn)輸車的液壓閥，將支架運(yùn)輸車的兩個(gè)活動(dòng)行走輪立起，使其能在軌道上運(yùn)行；利用組裝硐室的14T回柱絞車將平板車抽出，由彎道返出至回風(fēng)巷；將支架及支架運(yùn)輸車的外接高壓管U形銷拔掉，拆掉外接管路，從而完成了由平板車向支架運(yùn)輸車換支架，確保支架在開切眼內(nèi)運(yùn)輸時(shí)支架方向能與煤壁垂直。最后，依靠絞車牽引及滑輪導(dǎo)向作用，將液壓支架運(yùn)輸?shù)桨惭b設(shè)計(jì)位置。
4.2.4支架安裝
液壓支架運(yùn)到需安裝位置后，將準(zhǔn)備好的高壓管接頭接到支架的液壓管接頭上，插入U(xiǎn)形銷固定，使支架的液壓系統(tǒng)形成。調(diào)節(jié)支架液壓閥，使支架底座落地，再調(diào)節(jié)支架液壓閥，升高支架立柱，使支架頂梁與運(yùn)輸車的支撐點(diǎn)脫離，然后利用絞車從支架中抽出支架運(yùn)輸車，拉至機(jī)尾四角道處．重復(fù)支架運(yùn)輸工作。最后調(diào)整支架高度，使其能有效接頂，從而完成了一組支架的安裝工作。
其余支架的組裝、運(yùn)輸、安裝按第1組支架的安裝工序進(jìn)行。
每安裝兩組支架須及時(shí)拆除1節(jié)3. Im軌道。
5、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析
5.1安裝質(zhì)量
液壓支架運(yùn)輸安裝前是在組裝起吊架內(nèi)組裝的，已經(jīng)過嚴(yán)格細(xì)致地檢查，各部位間連接完好，銷子固定牢固，安裝后支架與煤壁始終保持垂直，并且能夠及時(shí)充分地接頂，保證頂板完整。因此，安裝質(zhì)量比較可靠。
5.2回撤及安裝工期
在S，S3綜放面應(yīng)用自制機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行液壓支架回撤，從回撤采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、前后部輸送機(jī)到液壓支架，全部回撤結(jié)束僅用了12d。
在S，S6綜放面開切眼應(yīng)用自制機(jī)械化設(shè)備運(yùn)輸安裝工藝，從安裝轉(zhuǎn)載機(jī)、前后部輸送機(jī)、液壓支架、采煤機(jī)，至試生產(chǎn)僅用了14d。其中，安裝130組中部支架僅用8d。
5.3經(jīng)濟(jì)效益
新工藝與傳統(tǒng)工藝費(fèi)用比較，見表2，表3。由表2及表3可知，新工藝回撤與安裝消耗材料比傳統(tǒng)的回撤與安裝工藝少，節(jié)省材料費(fèi)用為340.85萬元。另外，新工藝安裝比邊開幫邊安裝工期少用31d，可以提前31d出煤，按淡季生產(chǎn)時(shí)150kt/月計(jì)算，能夠增收155.0萬元。此外，新工藝回撤與安裝比傳統(tǒng)的回撤與安裝能節(jié)省大量的人工費(fèi)。
總之，新工藝為小康礦創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益495. 85萬元；其中，創(chuàng)收155.0萬元，節(jié)支340. 85萬元。
6、結(jié)束語
大斷面極軟巖綜放面安裝與回撤新工藝，應(yīng)以有效控制圍巖變形為前提。在軟巖礦井綜放面及綜采面安裝與回撤工作中推廣應(yīng)用新工藝，不僅節(jié)省工期，提高工效，而且安全系數(shù)大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度下降，配件損失少，故新工藝極具有推廣應(yīng)用前景。
