孤島工作面撤出支架時的頂板加固及撤出工藝

周艷青

(冀中能源股份有限公司邢東礦，河北 邢臺 054001)

1 工作面概況

邢東礦11210工作面地面標高+55.7～ +57.5m，主采2#煤層標高-742.4～ -876.2m，走向長908m，傾斜長66.5m，可采面積60341m2。煤層平均厚度4.4m，煤層平均傾角8°，可采儲量33.1萬t。11210工作面地面布置在11212和1128兩個已完成的高水充填工作面中間，1128和11212工作面充填后對地面變形控制較好，11210工作面采用生產效率高但充填率較低的開放式充填。工作面共布置60臺ZY5000/25/50型液壓支架，最大控頂距4.48m，最小控頂距3.78m，頂板為Ⅱ級2類，采空區頂板隨支架前移自行垮落。

2 末采及撤支架期間施工技術

11210工作面為孤島工作面，撤架時頂板破碎、壓力大，同時機頭和機尾附近存在斷層穿過，加重了工作面破碎程度，必須合理優化支護方式并采取多種措施，保證頂板安全。

2.1 末采期間錨網支護

2.1.1 錨網支護位置

11210工作面開始上網上繩位置、擴幫線及停采線位置如圖1所示。到達上網上繩位置處，先上一道引繩，引繩距下一道繩距離3m，以后工作面每推進一刀上一道繩，繩距600mm，包括引繩共上14道繩。進入上網上繩位置要調整工作面采高不低于4.0m。從擴幫線位置到停采線位置全部進行錨網支護。

2.1.2 補打頂錨索加強支護

11210工作面進入停采擴幫階段，由于上網上繩處頂板破碎，為保證出架時頂板安全，對支架上方頂板加強支護。由1#架起，每隔2架，在架間補打一組頂錨索，最外一根頂錨索距支架頂梁前沿不小于1m。頂錨索采用Ф21.8×8500mm19股鋼絞線錨索，每孔使用Z2360樹脂錨固劑三卷錨固，配合400×400mm鋼托盤，間距1600mm。具體如圖2所示。

2.1.3 運料巷擴曲線

工作面機尾所擴曲線半徑為6m，擴曲線處錨網支護方式同停采擴幫處。機尾曲線連接處采用π型鋼加單體聯合支護方式，打設位置如圖3所示。打設π型鋼(3.2m)時，一梁兩柱，間距1000mm。打設單體配合金屬鉸接頂梁，一梁一柱。

圖1 11210工作面末采平面圖（單位：mm）

圖2 11210工作面加強支護示意圖（單位：mm）

2.1.4 注漿加固

撤架期間，架前頂板破碎、下沉嚴重，在架前與架間每間隔3m布置注漿眼注化學漿PN-1。漿液在裂隙內擴散凝固保證3～4m的固結厚度，將破碎頂板粘合為整體，改善圍巖結構，強化圍巖強度，增強圍巖自身承載能力，防止工作面頂板冒落。

圖3 11210工作面運料巷擴曲線平面圖（單位：mm）

2.2 移架平臺的設計

國內工作面支架拆除設備大多數都是整體式的，靠多根千斤頂拉拽，不僅體積大，在井下有限的空間內難以安裝及移動，而且操作起來不方便。支架整體在本平臺上拐彎，靠平臺上一根千斤頂拉拽，鋼絲繩繞過滑輪，在支架上不同點進行拉拽，實現支架整體在平臺上轉彎。而后平臺與滑道連接，從而支架可以順利地滑上滑道，達到支架移動的效果。另外本平臺靠掩護支架推移桿連接平臺，靠推移桿的伸縮便可實現平臺自移。

圖4 移架平臺裝配示意圖

該移架平臺的結構簡單，拆裝方便，對稱可實現互換性，用于井下支架拆除工作，不僅提高工作效率、安全系數，而且操作起來簡單易懂，具有廣泛的推廣應用前景。

2.3 工作面整架運輸校驗

拉整架滑道運輸采用JM-14絞車運輸，本次只校驗最大坡度的鋼絲繩和絞車，即從工作面機頭到機尾，運輸距離90m，最大坡度為6°，使用鋼絲繩型號：6×19S+FC-26（直徑為26mm，最小破斷拉力485.46kN，重量Gs=2.74kg/m），液壓支架單重22787kg。

P=ω g（sinα+f1cosα）+qLg（sinβ+f2cosβ）

式中：

P-鋼絲繩最大凈張力，N；

ω-載重質量，kg；

α-斜坡中產生最大拉力處的傾角，取最大傾角6°；

f1-支架在軌道上運行時的阻力系數，整體滑道運輸取0.15；

q-鋼絲繩單位長度所受重力，N/m；

L-鋼絲繩長度，m；

β-平均坡度，取6°；

f2-鋼絲繩運行時阻力系數，取0.15。

P=22787×9.8×(sin6°+0.15cos6°)+2.74×9.8×90×(sin6°+0.15cos6°)

≈56206.5N≈56.2kN。

絞車最大牽引力140kN＞56.2kN，符合要求。

鋼絲繩破斷力安全系數M=485.46/56.2=8.6＞6.5，符合要求。

2.4 撤架工藝

使用移架平臺撤出支架施工順序：就位2架掩護架—就位出架平臺—將液壓支架鄰架操作改為本架操作—收護幫、降架操作—就位平臺出架—絞車拖拽支架上滑道。

出架過程中，每出6架排一個木垛加強支護，防止頂板垮落傷人，排木垛位置為掩護架側后方。木垛規格為：具體高度以接頂為準，板梁規格型號為2400mm×180mm，木垛間距為9m，排木垛期間，必須有專人負責觀察已出架側頂板，人員排木垛時，要迅速有序，以最快速度排成木垛，一旦發現頂板有垮落征兆，人員必須立即撤出。

圖5 撤架工藝示意圖

3 結論

（1）末采時期頂板采用錨桿與錨索聯合支護增加了圍巖自承能力，注化學漿提高了工作面頂板巖石整體性。

（2）采用掩護支架增強撤架區域支護強度，提高了安全系數[3]，出架后排木垛加強支護，有效防止頂板冒落。

（3）移架平臺的使用使整體出架工作非常順利，降低了工人的勞動強度，且安全高效。