放頂煤工作面支架快速回撤施工工藝實踐

魏 凱

(山西西山晉興能源有限責任公司 斜溝煤礦， 山西 呂梁 033600)

隨著礦井采掘銜接的不斷推進，工作面需頻繁安裝、回撤，占用了大量時間，嚴重影響經濟效益。為保證礦井安全生產，需對目前工作面回撤方法進行進一步優化，合理應用預掘回撤通道垛式支架、干混鋪底及優化抽架等施工工序實現單向快速搬家倒面，減少回撤準備時間，增加單班回撤支架數量，提升回撤效率。基于此斜溝煤礦創造出一種綜放工作面快速回撤的方法。

1 工程概況

1.1 工作面基本情況

斜溝煤礦23114綜放工作面位于21采區3條上山頂端南側，西側為23112采空區(保護煤柱寬度18～67 m)，南側為實煤區，東側為礦東部邊界，原高家峁煤礦(開采8號煤層，已關閉)位于工作面東側礦界外。上部為8號煤層18112采空區、18114工作面采空區。煤層平均厚度14.56 m，基本頂中細粒砂巖，平均厚度3.87 m；直接頂砂質泥巖，平均厚度2.22 m；直接底泥巖，平均厚度5.65 m，基本底灰巖，平均厚度2 m.

1.2 預掘回撤通道

預掘回撤通道(原運輸通道)布置在工作面的北側，沿13#煤底板布置，與材料巷、皮帶巷垂直，全長250 m(平距中對中)。巷道掘進斷面為矩形，寬4.5 m，高3.8 m，采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網聯合支護。撤架路線示意圖見圖1.

圖1 撤架路線示意圖

2 快速回撤施工工藝

2.1 垛式支架的選型

為滿足工作面收尾期間周期來壓時支護強度和快速回撤的需要，23114工作面收尾期間使用雙排垛式支架邁步式沿通道方向對回撤通道頂板進行支護。

垛式支架工作阻力應與工作面放頂煤支架相同，即垛式支架的工作阻力為18 000 kN. 考慮礦井上、下水平開采煤層采高(8#煤采高4.5 m，13#煤采高3.8 m)，因此垛式支架最大支撐高度選取為5.5 m，最小支撐高度選取為2.5 m. 垛式支架參數見表1.

表1 垛式支架參數表

同時，回撤通道寬度4.5 m，為保證雙排支架能夠邁步式支護，因此垛式支架寬度選取為1.5 m左右，長度選取為6 m.

2.2 回撤通道硬化

C30混凝土鋪底與干混鋪底技術對比見表2，干混鋪底工藝流程簡單，不需要養護時間。回撤通道原設計鋪設200 mm厚度的C30混凝土，經優化后采用干混鋪底。

表2 技術參數對比表

2.3 支架回撤

23114綜放工作面回撤支架共計204架,其中中間架141臺、過渡支架8臺、垛式支架55臺。回撤方式為單通道回撤，從機頭向機尾單頭逐架回撤。擺掩護架前，首先撤走支護在靠待撤支架前的一排垛架，在支架回撤期間，逐臺撤出影響支架調向的靠煤幫側支護的一排垛架。

2.3.1 撤架開口

1) 使用WJ-10FB多功能鏟運車將1#、2#、3#支架的推移梁用大鏈進行聯接，配合支架抬底自行至回撤通道內，利用調向絞車(13#支架處)調向后由WC60Y支架車搬運車運輸升井出坑，并及時在每個支架空位處支設2個“井”字木垛。

2) 使用d22 mm的錨鏈及專用連接環將4#支架框架與撤架絞車鋼絲繩繩套套拴牢后進行支架調向平行于回撤通道內。用單體將4#支架調向至距1#垛架500 mm,支架的前梁與1#垛架頂梁對齊后升起達到初撐力[1].

3) 工作面撤架開口完成。4#支架作為主掩護架，1#垛架作為副掩護架。撤架開口示意圖見圖2.

圖2 撤架開口示意圖

2.3.2 正常順序回撤支架

1) 按順序回撤5#支架。回撤5#支架前使用d22 mm的錨鏈將副掩護頂梁連接孔與導向輪(滑輪)連接好。將鋼絲繩繞過導向輪與6#支架框架連接，利用調向絞車將支架抽出(6#支架頂梁距離采煤幫500 mm后停止前移)。

2) 掩護支架拉移方法。采用調向絞車牽引配合支架拉移的方法使掩護支架前移(距離下一個待拆支架頂梁200 mm時停止前移)。

3) 垛式支架回撤。使用WJ-10FB多功能鏟運車將垛架抽出、調向、裝車出坑。正常順序回撤支架示意圖見圖3.

圖3 正常順序回撤支架示意圖

2.3.3 撤架收口

1) 在剩余149#、148#支架時將主副掩護架拉到位，使用WJ-10FB將149#、148#支架依次前移，至前探梁頂住主掩護架為止。

2) 撤出主掩護架，然后撤出副掩護架，在撤出掩護架的原位支設木垛加強支護。

3) 依次撤出兩臺支架。撤架收口示意圖見圖4.

圖4 撤架收口示意圖

3 效果分析

23114工作面從2021年9月20日開始回撤，10月18日回撤結束。總計28天回撤204臺支架，平均每天回撤支架近8臺，實現了放頂煤工作面支架快速回撤。

1) 垛式支架的投入，取代了傳統的木垛支護方式，減少了支護材料的使用量，提高了支護效率，同時支護面積大，預防了漏頂事故的發生。

2) 回撤通道硬化方案優化。使用干混鋪底的方式代替混凝土硬化回撤通道，減少了施工工序，提升了單班硬化距離，減少了養護路面時間，為工作面支架快速回撤創造有利條件。

3) 優化抽架方式。在整個工作面支架到回撤過程中，多工序使用防爆無軌膠輪車代替傳統絞車參與支架的拉移、調向，為實現工作面支架快速回撤提高設備保障。

4 結 語

斜溝煤礦23114工作面通過使用垛式支架、干混鋪底化回撤通道以及多工序使用防爆無軌膠輪車，減少了回撤準備時間，增加了單班回撤支架數量，提升了回撤效率，實現了放頂煤工作面支架快速安全、可靠回撤。