緩傾斜煤層綜采工作面設備回撤技術實踐

夏會輝，陳建忠，劉興全，鄧 竣，付銀行

(1.平頂山煤業股份有限公司 八礦，河南 平頂山，467000;2.中國平煤神馬集團能源化工研究院 瓦斯研究所，河南 平頂山 467000)

近幾年來，隨著我國煤礦機械化程度的提高和煤礦開采技術的迅速發展，工作面回采速度不斷加快，回采時間越來越短，工作面搬家次數也不斷增加［1－2］。由于綜采工作面設備龐大，如何安全快速地回撤綜采工作面設備成為影響礦井產量大小的重要因素［3］。20 世紀70年代，美國在采用先進的回撤工藝基礎上，使用綜采工作面快速搬家成套裝備，實行“面到面”的快速搬遷，綜采工作面的搬家時間由28～42d 縮短為7d 之內［4］。近些年來，澳大利亞、南非等國家的煤礦根據各礦區地質條件，采用快速搬家成套裝備和多點、雙點等回撤工藝技術，實現了綜采工作面安全、快速搬家，并取得了較為顯著的經濟效益［5］。20 世紀90年代以來，我國神華集團、晉城寺河礦、朔州安家嶺礦等先后引進國外先進的綜采工作面快速搬家成套裝備用于綜采工作面設備搬家，并配合先進的輔巷多通道回撤工藝，均取得了顯著的效果。國內許多礦區仍采用傳統的綜采工作面設備搬家工藝，即以絞車、蓄電池機車、軌道平板車等多段分散的輔助運輸方式為主［6－7］。

平煤股份八礦位于平頂山市區東部，設計生產能力3.0Mt/a。礦井地質條件差，工作面開采條件較復雜，先進的綜采工作面快速搬家成套裝備難以發揮其作用，因此，如何安全、快速地回撤綜采工作面設備，成為煤礦生產技術管理的主要難題。

1 綜采工作面概況

己15－14120 工作面位于己四采區下部，該采面回風巷走向長865m，運輸巷走向長868m，平均866m，傾斜寬185m。煤層埋藏深度為575～725m，煤層厚度3.2～3.8m，平均3.5m;煤層傾角17～26°，為緩傾斜煤層。煤層直接頂為砂質泥巖，距煤層頂板0.8m 有一層煤線(0.1～0.2m)，易冒落;基本頂為細砂巖及中粒砂巖;直接底泥巖，厚度約1.0～1.6m 左右，含植物根部化石，遇水易膨脹;老底為砂質泥巖夾有細砂巖。工作面采用單一走向長壁后退式采煤方法，綜合機械化采煤工藝，全部垮落法管理頂板。

己15－14120 工作面采用MG300/730－WD 型雙滾筒采煤機割煤和裝煤，采用SGZ－764，500WS型運輸機運煤。運輸巷采用SZZ－764/20 型轉載機配合帶式輸送機運輸，工作面采用ZY5600－20/40型(共122 架)和ZY4000－14/30 型(共3 架)掩護式液壓支架支護頂板。

2 回撤前準備工作

己15－14120 工作面頂板比較完整、堅硬，僅局部容易冒落，為了保證液壓支架回撤時的安全與方便，當工作面采至距停采線一定距離時，采用網－繩－棚配合液壓支架的聯合護頂措施。在距停采線一定距離時，開始鋪設單層或雙層金屬網，并采用與其相匹配的聯網方式鋪聯好，然后根據架尾至煤壁回撤空間，沿工作面加鋪舊鋼絲繩護頂，并將繩與網相連接;待工作面再推進一定距離時，只割煤不移架，采用木質走向棚支護控制回撤通道［8］。

2.1 收尾聯合護頂

收尾時全工作面鋪設金屬網距工作面停采邊界的距離Lw的計算公式如式(1)所示［9］。

式中，L1為設計回撤空間的液壓支架梁端距，取3.20m;L2為液壓支架頂梁長度，取3.65m;L3為液壓支架掩護梁斜長，取2.35m;L4為液壓支架掩護梁尾至底板的高度，取1.80m;D 為采空區側矸石埋壓網頭長度，取2m。經計算得Lw=12m。

即采面推進到距停采線12m 時開始鋪長10m、寬1.25m 的金屬網，鋪網時必須將采面采直調平。第一排網鋪網時，將支架前梁略微降下，將網展開伸入到支架前梁上方不少于600mm，然后升緊前梁，鋪網要平、齊，新網壓在垂掛老網的煤墻側，走向搭接600mm，傾向搭接500mm，聯網點按2片網的邊線呈雙排三角形布置，2 排網扎結點間距沿走向以搭接長度為準，沿傾向間距不超過200mm。聯網時用16 號聯網絲配合聯網鉤擰緊，擰不少于3 圈。當采煤機過去后，先將折掛在支架前梁下的金屬網放下，然后移架，移架后及時打開護幫板護幫。

鋪設首條鋼絲繩距停采邊界的距離Ls的計算如式(2)所示［8］，經計算可得Ls=9.20m。

當采面支架鋪設雙網時開始鋪繩，使用直徑不小于24.5mm、長196m 的舊鋼絲繩，將繩拉直沿傾向用聯網絲扎結固定在網上，每200mm 扎一個扎結點，沿走向每600mm 一根，共鋪13 根繩。鋼絲繩在機頭和風巷要有3m 以上的余量，用繩卡將余繩緊固在兩巷的工字鋼棚腿或錨網上。

2.2 施工回撤通道

當13 根鋼絲繩鋪完，第一根繩跨落到采空區側，且采空區側矸石埋壓網頭長度達到2m 時，停止推進，準備做回撤通道。由于采面坡度較大，采高較高，所以采用炮采方式做回撤通道。使用長×厚3400mm×200mm 的兩面平木梁配合長3000mm直徑不小于200mm 的圓木腿架棚支護。棚距750mm，1 架2 棚。梁垂直煤墻且相互平行，靠煤墻一頭緊抵煤墻，打圓木腿，靠采空區一頭插入支架前梁上方200mm。圓木腿要迎山有力，迎山角為1～3°，并用抓釘將木梁與木腿固定牢靠，每棚抓釘不少于2 個。當通道棚子全部架完后，保證回撤通道凈高達到2.8m，凈寬3.0m。

2.3 施工扇形面和絞車窩

(1) 扇形面 采用風鎬在回風巷與工作面岔口處將巷道刷成半徑為10m 的扇形面，以便液壓支架由工作面向回風巷轉向，并采用11 號礦用工字鋼配合單體液壓支柱在扇形面架設抬棚，確保扇形面區域頂板巖石不冒落。

(2) 絞車窩 由于回風巷所留煤柱較小，為防止擴幫施工絞車窩將煤柱貫通而使瓦斯和CO 等有害氣體涌出，所以將提架絞車布置在回風巷上幫和工作面支架上側之間的合適位置，其中心位于采面液壓支架前梁前端，采用打地錨和壓柱將絞車穩固在堅硬底板巖石上。

2.4 施工起吊間

由于液壓支架質量大，運提能力不足，不能將支架整體裝車運出，必須在起吊間進行拆架，起吊間長8.0m，凈寬4.2m，凈高3.0m。采用風鎬擴幫、落底，底板堅硬時，可放松動炮。使用單體柱配合11 號礦用工字鋼梁對棚支護，工字鋼梁長4.4m，對棚中心距(700±50)mm。在距軌道中心兩幫1.0m 處使用合適的單體柱配合4.0m 長11 號礦用工字鋼在對棚下架設走向棚，1 梁6 柱，作為托棚和起吊梁。

2.5 安裝絞車

各種絞車布置如圖1 所示。其中，絞車J1 為工作面回架絞車，SJD－28 型，繩徑31.5mm;絞車J2 和J5 為起吊間進出絞車，JH－14 型，繩徑24.5mm;絞車J3 為提架絞車，SJD－32 型，繩徑31.5mm;絞車J4 為回風巷軌道小上山運輸絞車，JH－14 型，繩徑24.5mm;絞車J6 和J7 為回風巷原有運輸絞車，JD－11.4 型，繩徑15.5mm。

3 綜采工作面設備的拆除和回撤

當上述工作準備就緒，清理完回撤通道、扇形面和起吊間內的浮煤后，便可開始回撤設備。工作面設備回撤順序為:高壓電纜和移動變電站－工作面運輸機機尾－采煤機－工作面運輸機和機頭－轉載機和破碎機－液壓支架。其中，帶式輸送機的拆除和工作面“三機”平行作業。

3.1 采煤機的拆除

(1)選擇高度適宜，支護完整的地點停放采煤機，應盡量靠近采面機尾。

圖1 絞車布置示意

(2)將采煤機上下滾筒降下落地，在采煤機機身下輸送機內打木垛支穩采煤機各部大件。

(3)準備好手動葫蘆、鏈環、螺絲、鉤子等工具，將采煤機停至機尾并分解為上、下搖臂、滾筒和機身4 部分，由絞車配合運輸車輛搬運。

3.2 運輸機的拆除

(1)將運輸機機尾回煤罩后蓋打開，將底鏈和上鏈分別固定牢靠防止下滑。

(2)在鋸齒環處將鏈條斷開，然后使用絞車J3 向上逐步抽出鏈條。

(3)絞車鉤頭與運輸機鏈子間用φ26mm×92mm 的鏈條連接牢靠，抽鏈子時去掉防滑裝置，斷鏈子時再恢復。

(4)拆中部槽、機尾、機頭時先去掉壓鈴、齒條，使用絞車向上拉。

3.3 液壓支架的回撤和拆除

(1)工作面液壓支架由下端頭至上端頭逐架回撤。

(2)用3.8mπ 型大梁和適合高度的單體液壓支柱架設抬棚抬住需回支架的通道抬棚梁。抬棚的上端架在需回支架上邊一架的前梁上，下端打單體液壓支柱。

(3)絞車J1 始終在要回支架上端15～30m，并采用“四壓兩戧”法將其穩固。使用回架絞車將支架拉出窩。拉移距離超過支架底座2/3 時改變滑輪和鉤頭位置，將支架調向，使支架沿順山方向擺在回撤通道內。支架出窩時如阻力大，可用單體柱幫扶，單體柱一頭支在鄰架上，一頭支在需回架的立柱或頂梁上，必須用鐵絲將單體柱綁好防止崩出或歪倒傷人。

(4)支架回出后，使用φ200mm 的圓木在木棚梁中間和采空區梁頭處各打1 根點柱，使用長×厚×寬為1500mm×200mm×200mm 的方木沿回撤通道采空區側中對中5～8m 打木垛，木垛要頂底相照，擺放平整，迎山有力，四角對正，用楔子在四角背緊。

(5)支架在扇形面調向拉到起吊間，用10t 手動葫蘆吊緊頂梁4 個角，斷開頂梁掩護梁油路、拆卸頂梁與立柱和平衡千斤頂連接銷、拆卸掩護梁與底座連接銷，將頂梁、底座、掩護梁分離，裝車運出。

4 安全保障措施

綜采工作面設備回撤是一項任務繁重、工序復雜的工程，在按照上述步驟施工時，還要做到以下幾點要求:

(1)加強井上下運輸車輛的調度工作，保證運輸路線暢通、運輸車輛數量齊備。

(2)拆卸的小件工具要統一存放至工具庫，不能亂扔亂放，達到一定數量時，使用礦車運出。

(3)在起吊間拆除液壓支架時要統一指揮，不許私自拉動手動葫蘆，避免出現支架受力不均勻，傾斜或歪倒傷人事故。

(4)絞車司機要嚴格按照操作規程操作，避免出現斷繩、跑車等運輸事故。

5 結束語

平煤股份八礦己15－14120 工作面采用網－繩－棚聯合護頂的方法，配合運輸絞車等設備，安全地完成了綜采工作面設備的回撤工作，為類似條件綜采工作面設備安全回撤提供了寶貴的經驗。

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