綜采工作面末采回撤工藝應(yīng)用實(shí)踐

任玉龍 侯蘭濤

（1.陜西彬長(zhǎng)大佛寺礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 713500；2.平頂山市應(yīng)急管理局，河南 平頂山 467000）

大佛寺煤礦為彬長(zhǎng)礦區(qū)較早投產(chǎn)礦井，共計(jì)可采煤層分為兩層，其中4上煤為一次采全高，4 煤為放頂煤。礦井在4上煤回采過程中不同程度出現(xiàn)接續(xù)緊張問題，而工作面末采回撤是礦井接續(xù)的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)末采回撤通常以借鑒相同工作面經(jīng)驗(yàn)為主，未形成一套成熟、安全性系數(shù)高的回撤工藝。以4034上11 工作面為例，開展綜采工作面末采回撤工藝的研究與應(yīng)用，將工作面回撤各環(huán)節(jié)形成一套完整適合的末采回撤工藝[1-7]。

1 工程背景

4034上11 工作面是403 采區(qū)首個(gè)采煤工作面，共計(jì)布置運(yùn)順、回順2 條巷道，工作面長(zhǎng)1680 m，預(yù)留大巷保護(hù)煤柱150 m，傾向長(zhǎng)260 m，采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面開采4上煤層，煤層賦存較為穩(wěn)定，煤層平均厚度為2.6 m，開采高度3.6 m。該工作面共安裝支架153 架，其中機(jī)頭端頭架3 架、過渡架4 架（頭1 尾3）、中間架146 架，刮板輸送機(jī)一部；運(yùn)順安裝超前支架4 組8 架，轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和膠帶輸送機(jī)各一部。

2 工作面回撤通道寬度計(jì)算

2.1 回撤通道寬度計(jì)算

結(jié)合聚酯纖維網(wǎng)的尺寸及工作面支架在回撤轉(zhuǎn)向過程中對(duì)掩護(hù)梁上方頂板和纖維網(wǎng)的破壞，支架在回撤轉(zhuǎn)向前需留夠充足的距離。根據(jù)工作面支架尺寸，最短抽架距離為2945 mm，支架轉(zhuǎn)向間隙240 mm，安全間隙寬度300 mm，確定回撤通道寬度至少3485 mm，綜合各因素確定回撤通道凈寬度為3500 mm，施工寬度3600 mm。

2.2 工作面末采鋪網(wǎng)長(zhǎng)度的確定

工作面頂梁長(zhǎng)4350 mm，掩護(hù)梁長(zhǎng)2860 mm，掩護(hù)梁距巷道底板1600 mm，回撤通道寬度3600 mm，老空側(cè)矸石埋壓長(zhǎng)度取1600 mm，通幫支護(hù)長(zhǎng)度3300 mm，綜合計(jì)算得出聚酯纖維網(wǎng)長(zhǎng)度17 310 mm，考慮網(wǎng)褶皺等因素，確定鋪網(wǎng)長(zhǎng)度18 m。

3 工作面末采鋪網(wǎng)工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

工作面通過每臺(tái)支架手動(dòng)絞盤、鋼絲繩進(jìn)行掛網(wǎng)作業(yè)。推采至距停采線14 m 位置處開始鋪設(shè)聚酯纖維網(wǎng)，在鋪設(shè)纖維網(wǎng)前施工固網(wǎng)壓茬錨桿，固網(wǎng)壓茬錨桿在支架頂梁之間距頂梁端部100 mm 處施工。為保證鋼絲繩起到吊網(wǎng)作用，掛網(wǎng)時(shí)將鋼絲繩連接環(huán)繞過纖維網(wǎng)并留設(shè)不少于6 m 的富余長(zhǎng)度。

3.2 工作面鋪網(wǎng)工藝

工作面按照：收網(wǎng)→割煤→放網(wǎng)→拉架→推溜的次序依次進(jìn)行，鋪網(wǎng)的同時(shí)在支架頂梁與纖維網(wǎng)間架設(shè)半圓木或木板梁，每根半圓木須架設(shè)在相鄰兩個(gè)支架上。

4 工作面回撤通道支護(hù)工藝

4.1 回撤通道頂部支護(hù)

工作面距停采線3.6 m 時(shí)支架停止前移，采用煤機(jī)割煤、單體輔助推溜等方式拓寬通道，回撤通道寬3.6 m、高3.4 m。工作面頂板為復(fù)合頂板，偽頂存在1 m 厚的泥巖，強(qiáng)度差；向上為粉砂巖，具有較高穩(wěn)定性。頂板采用“錨、網(wǎng)、索”聯(lián)合支護(hù)，利用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)將頂板固定為一個(gè)整體，同時(shí)利用聚酯纖維網(wǎng)防止破碎巖石的掉落，如圖1。

圖1 末采支護(hù)施工剖面示意圖（mm）

4.2 回撤通道幫部支護(hù)

幫部煤體采用“錨、網(wǎng)”支護(hù)，利用富余的纖維網(wǎng)配合錨桿、木托板進(jìn)行支護(hù)（當(dāng)纖維網(wǎng)長(zhǎng)度不夠時(shí)，須補(bǔ)聯(lián)菱形鐵絲網(wǎng)），每排打設(shè)3 根Φ22 mm×1600 mm 錨 桿，間 排 距 為1400 mm×1200 mm。詳見圖1。

4.3 工作面回順后端頭抹角支護(hù)

工作面支架回撤前，需確保回撤通道與回順交叉出口過渡平滑，保留足夠空間回撤支架，根據(jù)支架裝載機(jī)尺寸及型號(hào)規(guī)格，選取煤壁側(cè)抹角半徑5 m。因回順后端頭巷道跨度大，支護(hù)面積廣，對(duì)該處頂板采取超前錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

4.4 末采回撤施工工藝組織

末采回撤階段分為末采回撤掛網(wǎng)階段、末采回撤固網(wǎng)階段、擴(kuò)通道階段，具體施工工藝見表1。

表1 末采回撤施工工藝組織表

續(xù)表：

5 工作面支架回撤工藝

工作面支架回撤采用前進(jìn)式“多掩護(hù)支架回撤法”，掩護(hù)架3 架。掩護(hù)式撤架法利用已撤出的中部架作為掩護(hù)支架全斷面支撐回撤通道頂板，為待撤支架創(chuàng)造良好的頂板空間。

5.1 調(diào)整掩護(hù)支架

選取4#、5#、6#架作為掩護(hù)支架，其中5#架作為老空側(cè)掩護(hù)支架、4#架作為中間掩護(hù)架、6#架作為煤壁側(cè)掩護(hù)架。具體掩護(hù)架轉(zhuǎn)架工藝如下：

（1）工作面機(jī)頭1#、2#、3#架在順槽巷道內(nèi)利用絞車可直接回撤，回撤后在老空側(cè)區(qū)域打設(shè)2.4 m×2.4 m 木垛2 個(gè)，維護(hù)頂板的完整性。

（2）調(diào)整4#、5#支架。利用撤架絞車并選用巷幫施工的錨索作為導(dǎo)向點(diǎn)擺轉(zhuǎn)4#支架，4#支架擺轉(zhuǎn)后在撤架空間沿切頂線位置打設(shè)單體+鉸接梁支護(hù)。利用撤架絞車將5#支架抽出2 m 后進(jìn)行擺轉(zhuǎn)，擺轉(zhuǎn)過程重復(fù)4#支架擺轉(zhuǎn)過程，使5#支架緊鄰4#支架靠近老空側(cè)區(qū)域放置，如圖2。

圖2 調(diào)整4#、5#掩護(hù)架

（3）調(diào)整4#、5#、6#支架。利用撤架絞車將6#支架正常抽出并向機(jī)尾方向轉(zhuǎn)向60°，借助單體液壓支柱對(duì)5#、4#架進(jìn)行擺轉(zhuǎn)，使其與回撤通道平行布置，選用巷幫錨索作為導(dǎo)向點(diǎn)擺轉(zhuǎn)6#支架，使其與回撤通道方向平行布置，掩護(hù)架調(diào)整完畢，如圖3。

圖3 調(diào)整6#掩護(hù)架

5.2 中部架回撤工藝

中部架回撤過程中，利用4#、5#、6#架作為掩護(hù)支架，抽出待撤支架。利用絞車牽引配合單體將被撤支架抽離至具備轉(zhuǎn)向位置；拆除導(dǎo)向滑輪，利用絞車牽引將被撤支架轉(zhuǎn)向調(diào)直并拉移至裝車點(diǎn)；拉移掩護(hù)支架至下個(gè)待撤支架位置；重復(fù)該次操作，直到收尾架。

5.3 收尾架回撤工藝

掩護(hù)架及最后2 架撤除順序?yàn)椋旱箶?shù)第三架撤出后打設(shè)“井”字型木垛→回撤老空側(cè)掩護(hù)支架→回撤煤壁側(cè)掩護(hù)支架→最后兩臺(tái)支架→中間掩護(hù)支架。具體回撤流程如圖4、圖5。

圖4 回撤6#掩護(hù)式支架

圖5 一次回撤收尾架及5#支架

6 結(jié)論

（1）根據(jù)工作面支架尺寸及安全間隙從而確定回撤通道凈寬度、掘進(jìn)寬度及鋪網(wǎng)長(zhǎng)度。

（2）末采掛網(wǎng)采用絞盤、滑輪和聚酯纖維網(wǎng)完成末采掛網(wǎng)工藝，代替原來人工配合支架前梁進(jìn)行掛網(wǎng)，具有施工進(jìn)度快、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、安全系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)。

（3）末采回撤支架采用前進(jìn)式“多掩護(hù)支架撤架法”， 4#、5#、6#架作為掩護(hù)支架，有效減少了木垛施工量，節(jié)省支護(hù)材料。掩護(hù)支架法可有效控制頂板安全，特別是針對(duì)末采期間頂板破碎的情況，通過聚酯纖維網(wǎng)和支架有效配合，可確保回撤期間頂板可靠、安全。