陕煤集团工程师殷博超：综采设备智能回撤技术的实践应用及亟需发展的方向

综采设备回撤期间，由于回撤通道围岩存在变形等矿山压力显现问题，因此综采设备回撤工艺流程全部围绕快速回撤液压支架开展工作。液压支架作为实现综采工作面支护的关键设备，其主要回撤工序：回撤贯通侧垛式支架—开口子（回撤中部液压支架）—安装专用掩护式液压支架—双点回撤工作面液压支架和对应辅巷侧垛式支架—收口子（回撤专用掩护式液压支架和端头支架）。液压支架回撤方式采用回柱绞车调整液压支架方向，调向完成后，将液压支架拖运至联络巷口，通过铲板式支架搬运车拖出主回撤通道，最终运用支架搬运车将液压支架运出工作面。

（1）三角区掩护支架组的研发与应用

传统液压支架回撤期间，待回撤支架、专用掩护支架与垮落顶板相交区域形成三角区，由于该区域空间狭窄，不具备传统机械支护条件，通常运用道木支设“井”字形木垛和圆木进行联合支护，存在支护稳定性弱等现象，因此综采设备回撤期间，控制液压支架和掩护支架三角区的顶板稳定性是液压支架回撤期间的主要操作内容。

通过对三角区液压支架架型及围岩适应性的研究，确定三角区掩护支架组的结构形式。掩护支架组主要由1台掩护式液压支架和1台支撑式液压支架组成，前架采用ZZ12000/29/45型支撑式液压支架，后架采用ZZ12000/20/40型掩护式液压支架。三角区掩护支架组及远程摇控装置分别如图1和图2所示。

图1 三角区掩护支架组

图2 掩护支架远程遥控装置

三角区掩护支架组的前后2架是通过2根推移油缸将设备底座连接，2台支架相互作用，每台支架分别以对方为支点，实现迈步式的自移功能。为进一步适应三角区顶板条件，运用十字连接头将支撑式支架顶梁与伸缩杆之间进行连接，实现顶梁在一定程度上自由摆动。因此，通过增加三角区掩护支架组，减小三角区顶板面积，可实现维护三角区稳定的目的。回撤通道支护如图3所示。

（a）三角区木垛支护   （b）三角区掩护支架组应用示意

图3 回撤通道支护示意

（2）回撤支架智能遥控系统

为进一步应对液压支架回撤期间的复杂工况，回撤通道的掩护支架配备相应的电液控制系统，采用远程无线控制方式，增加液压支架回撤期间的安全系数。当液压支架具备回撤条件时，在液压支架上安装接收装置，分别布置在掩护支架及待回撤支架上。通过遥控器控制完成待回撤支架的回撤，完成支架组从机械化向自动化方向过渡，最终实现回撤工艺的智能化。掩护支架组远程遥控系统如图4所示。

（a）遥控装置         （b）信号接收装置

（c）智能遥控系统应用效果示意

图4 掩护支架组远程遥控系统

（3）回柱绞车无线协控系统

液压支架回撤期间，通过绞车牵引完成液压支架回撤工艺，传统作业中绞车用三联开关控制，受连接线缆长度的限制，绞车司机通常躲在绞车侧方搭设的掩体后进行作业，而该区域正是断绳飞滑的风险区，指挥人员通常站在掩护支架的立柱后，用灯语或口哨传递作业信号，拉绳过程中，绞车司机不仅要关注绞车的运行状态，还要把头伸出掩体，接收来自指挥人员的信号，存在较大的安全隐患。

基于上述问题，在搬家倒面领域推广应用了回柱绞车无线协控系统。运用回柱绞车无线协控系统分别为指挥人员和绞车司机配备无线遥控装置，在作业过程中，绞车司机使用主遥控操作绞车，作业位置机动灵活；指挥人员使用副遥控器实现绞车急停功能，减少紧急停车的反应时间；主副遥控器具备对讲功能，强化信号传递清晰度，从而减小作业风险，降低安全隐患。通过遥控器对讲和多终端急停功能，避免了因传统声光信号传达速度延迟引起的安全生产事故，实现了指挥人员与绞车司机的完美配合。智能化回柱绞车应用如图5所示。

图5 智能化回柱绞车应用示意

在综采工作面设备回撤安全生产技术不断发展的同时，掩护支架远程遥控系统、回柱绞车智能化系统，已在智能化搬家倒面领域推广，但综采设备搬家倒面领域的智能化水平仍处于初级阶段。为实现智能化搬家倒面的不断升级，矿井无人化、少人化理念进一步实施，综采设备搬家倒面下一阶段的发展方向主要为以下2个方面：

（1）回撤通道矿压监测监控系统

在综采工作面末采阶段，须完成末采期间的“等压”工作，确定回撤通道压力平稳，保证综采设备回撤期间的围岩稳定。因此，可以运用无线数据采集器和压力变送器，完成回撤通道监测监控，构建设备回撤前和回撤期间的矿压智能监测监控系统，作为综采设备回撤的关键指导依据。

（2）智能化机器人的升级应用

综采设备回撤期间，除机械设备和无轨胶轮车外，三角区木垛支护、松放钢丝绳等工作，不仅存在安全风险还需要投入大量的劳动力，因此，如何实现利用机器设备完成高风险、重复性的工作是亟需解决的重要问题。