復雜頂板條件下支架回撤工藝研究

馮國強

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司木瓜煤礦，山西 呂梁 033102）

工作面末采期間液壓支架等設備的高效安全回撤是保證礦井采掘接續的重要部分。木瓜煤礦10#煤層工作面末采支架回撤期間，由于頂板條件較復雜，按照原先支架順序回撤的工序，容易出現支架壓死難以抽出的問題。本文以工作面原支架回撤工藝為基礎，改進了回撤工序，提出了新的安全技術要求，取得一些有益經驗。

1 工程概況

10-213工作面以北緊鄰高速公路保安煤柱，以南為10-2112巷掘進工作面，以西為實體煤，以東為楊家塔村保安煤柱，緊鄰二采區輔助運輸巷。工作面標高范圍在+831～ +902m，對應地面標高范圍在+1100～ +1230.3m。工作面走向1174m，傾向295m，平均煤厚2.95m，工作面傾角3～12°，平均6.5°，開采10#煤層賦存穩定。工作面頂底板情況見表1。

表1 工作面回采巷道斷面特征

工作面采用單一走向長壁綜合機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面支護選用ZY10000/20/42型雙柱掩護式液壓支架，共布置172臺。支架布置示意如圖1所示。

圖1 工作面支架布置圖

2 末采期間常規支架回撤工藝

工作面停采線布置在10-2131巷5#導線點前45.58m，10-2132巷10#導線點前56.18m處。進入末采階段后，加強頂板管理并對切巷進行擴刷，形成支架回撤通道。工作面共鋪雙層網17道，掛鋼絲繩15道，回撤通道寬度3.4m，高度3.1m，工作面鋪設38kg道軌，安設裝車平臺一個。回撤時，采用雙排單體支柱配合π梁對三角區進行維護。工作面末采期間支架的回撤工藝布置如下：

（1）工作面支架回撤方式采用掩護后退式整體回撤形式，采用兩架支架做掩護架，掩護架交叉邁步前移，步距為1.75m，抽架后，先移靠采空區側掩護架。

（2）抽架時，降架使活柱部分收完后，使用抬底油缸將支架升起，然后使用推移油缸使支架前移3.0m左右，使用28T回柱絞車配合單體柱將支架進行調向。單體柱頂推支架時，必須選擇可靠的支點，并加墊木板，待支架頂梁轉向后停止，最后調節平衡油缸，降架至最低位置。

（3）回撤工作從機頭向機尾方向順移，所以先抽出1#支架。抽架時先用工作面47#支架所對應的中部28T回柱絞車調整支架，使支架方向朝向機尾，然后用回柱絞車拉移支架至裝車地點，后經40T膠輪車將支架裝車運輸至下一工作面進行安裝，一次移架完成后在原1#支架的位置打“#”字型木垛進行支護。

（4）接著用同樣的方法抽、運2#支架，在其原來位置打單體柱進行支護。在靠煤壁的地方打兩排單體支柱做為掩護架。接著抽出3#架靠近煤壁，對2#～3#支架中心處打木垛維護，接著抽出4#架靠近采空區，同時將5#支架降落，使4#支架頂梁伸入5#支架頂梁上方形成雙掩護架，在其原來位置打兩排單體柱維護三角區，每排單體柱不少于六根，必須迎山有力、接頂嚴實。柱距0.6m，排距0.6m，選用1.0m的金屬小梁，金屬小梁必須托起支架掩護梁上方錨梁、鋼絲繩。回撤單體柱時，必須兩人配合，一人回柱，一人觀察頂板，先將單體柱、小梁防倒鏈拆除，人員站在單體柱支護區域，從外側一根開始回撤，回撤一根，內側支護一根，不得同時拆除。

（5）三角區頂板破碎時，加強單體柱支護。遇有頂板破碎嚴重的情況，必須采取打木垛維護頂板的方式，遇有網破時，必須立即進行補聯網。

（6）抽5#支架時，先將靠煤壁側3#支架用10-2132巷機尾處的28T回柱絞車拉移至2132巷切巷口裝40T車運走，將5#支架抽出靠近煤壁，在其原位置打兩排單體柱維護，抽6#支架時，將4#支架用2132巷機尾處的28T回柱絞車拉移至2132巷切巷口裝車運走，將6#支架靠至采空區，5#、6#形成雙掩護架。

（7）抽架10架后，預計基本頂開始垮落，及時開啟風機，保證工作面正常通風，并嚴格執行“風電閉鎖”、“瓦斯電閉鎖”等操作規范。

（8）開始依次回撤支架，其順序為7#、8#、9、……166#、167#、168#，回撤至 169#支架時，將 5#支架向前拉出裝40T車運走，將169#架靠至煤壁，在其原位置打單體柱維護，抽170#支架時，將6#支架向前拉出裝40T車運走，將170#支架靠近采空區，在其原位置打單體柱維護，回撤至171#支架時，先將靠煤壁側169#支架向前拉出裝40T車運走，將171#支架抽出后靠至煤壁做掩護架，在其原位置支設雙排單體柱進行維護，接著將靠采空區側170#支架向前拉出裝40T車運走，在其原位置打木垛進行維護，再將171#支架裝40T車運走，在其原位置打單體柱進行維護，最后將172#支架抽出裝40T車運走，在其原來位置打木垛進行支護。

3 復雜頂板條件下支架回撤工藝優化

3.1 復雜頂板條件下支架回撤難題

工作面末采期間采用上述支架回撤工藝一般需要鐵絲網配合鋼絲繩的方式來擋矸，在頂板條件較好容易控制的區域實施效果較好。但10-213工作面直接頂在末采來壓時，頂板情況變得復雜化，鐵絲網配合鋼絲繩的方式無法很好地支護三角區，造成三角區垮落，甚至掩埋老山側的掩護架，給支架的回撤造成很大困難。

10-213工作面回撤至75#支架時，三角區的頂板出現破碎情況，現場采取增加支設單體支柱的方法控制三角區。回撤至79#支架時，三角區開始有大塊矸石掉落并且速度極快，導致靠老山側掩護架壓死，花費大量人力物力抽出掩護架后，開始回撤80#支架，發現80#支架被壓死。花費一個工作班抽出80#支架，回撤81#支架時，同樣發現支架被壓死。如此出現反復循環，造成回撤工作不能及時完成設備轉移，給工作面接續生產帶來嚴重問題。

3.2 復雜頂板條件下支架回撤工藝優化

根據現場工作面實際回撤情況，對支架回撤工藝進行優化。采取“隔架抽架”的方式進行支架回撤工作。“隔架抽架”的中心思想就是不回撤頂板破碎區域的支架，而是先回撤頂板完整區域的支架。

回撤工藝改進：在81#支架出現被壓死狀況后，不再繼續抽出81#支架，而是直接將82#支架抽出，同時在82#支架區域使用單體支柱進行維護。這種維護要保證單體支柱支護強度不低于支架的支護強度。接下來，開始回撤81#支架，回撤的速度要快。回撤前，必須把所有的準備工作完成，支架一旦抽出，立即進行三角區的維護。三角區維護完成后，立即前移老山側掩護架，直接移至83#支架處，然后前移煤壁側掩護架，完成此次抽架。

只有以下三個條件全部符合操作規范時才能運用“隔架抽架”技術：①要在頂板破碎嚴重，正常抽架困難的情況下使用，頂板情況良好時按照原回撤順序進行抽架；②使用該技術前，注意查看清楚待抽支架前的頂板、掩護梁后的鋼絲繩、鐵絲網的情況；③所有的準備工作必須提前做好，要保證抽架后，支架、掩護架順利前移，三角區頂板及時支護。

3.3 優化后支架回撤安全技術措施

工作面末采期間需要拆除設備、回收支架，各工序必須緊密配合，嚴格遵守安全技術管理措施，優化后的支架回撤工藝特別應注意機電管理、絞車使用、運輸及一通三防的安全操作規定。

（1）回撤支架工作時，必須嚴格執行停送電措施，將各設施接線口有效封堵防止受潮損壞；支架油管必須嚴密封堵防止異物污染；支架及配套設備螺絲、軸銷等小件必須及時裝袋回收。

（2）使用絞車拉運支架時，絞車必須使用6根單體支柱進行固定，并采用菱形網遮護防止鋼絲繩彈回傷人；絞車必須使用180大鏈連接支架底座和絞車鉤頭，信號工必須在支架內觀察操作。

（3）采用40T膠輪車運輸支架時，嚴禁人員跟車并保證10m以上的安全距離；支架裝車后，40T車馬槽后端必須懸掛180大鏈，防止設備從搬運車上滑出。

（4）回撤支架前，必須先安裝好風機、風筒，風筒至工作面最后一架距離不得大于5m，驗收合格方可施工；回撤三角區必須懸掛多個瓦斯檢測儀，同時對工作面定期灑水，保證回撤期間工作面的安全可靠。

4 結論

10-213工作面在支架回撤過程中發生了支架壓死現象，為妥善解決這一問題，對支架回撤工藝提出了“隔架抽架”的優化措施，制定了安全技術措施，保證了支架回撤時的安全、快速、高效，為相似條件下支架回撤提供了有益參考。