綜放工作面末采方案優(yōu)化的研究

王金鑫

(大同煤礦集團(tuán) 云岡礦，山西 大同 037003)

1 工作面概況

山西蘭花集團(tuán)唐安煤礦3405綜放工作面開采3#煤層，煤層平均厚度5.8 m，層理明顯，節(jié)理、裂隙較發(fā)育。煤層傾角3°;3#煤偽頂為炭質(zhì)泥巖，厚0.4 m;直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚3.5 m;基本頂為細(xì)砂巖，厚5.3 m;直接底為粉砂巖，厚2.8 m;基本底板為砂質(zhì)泥巖，厚1.4 m.

3405工作面和兩側(cè)已采的2個(gè)工作面間各留有20 m的區(qū)段煤柱，屬孤島工作面。工作面長度176 m，推進(jìn)長度1 410 m.3405工作面采用三巷布置方式，即運(yùn)輸巷沿煤層底板布置，為進(jìn)風(fēng)巷;回風(fēng)巷沿煤層底板布置，為回風(fēng)巷;專用排瓦斯巷沿煤層頂板布置，輔助回風(fēng)。三巷沿煤層走向布置，開切眼沿煤層傾向布置。其中，回風(fēng)巷中心線距離專用排瓦斯巷中心線12 m.3405工作面布置111架ZF7200/17/33型液壓支架和ZFG8000/18.5/33H型過渡支架機(jī)頭機(jī)尾各3架。

2 工作面末采方案

綜放工作面末采包括采煤工作面接近停采線時(shí)，對頂板進(jìn)行的特殊維護(hù)(如鋪設(shè)金屬網(wǎng))和停止移架后對回撤通道進(jìn)行的特殊支護(hù)與設(shè)備安全回撤等方法與工藝。研究綜放工作面末采收尾的目的是降低放頂煤開采中的末采損失，改進(jìn)撤架工藝，確保支架與設(shè)備的安全快速撤出，提高頂煤回收率。

2.1 末采不放煤位置

為了維護(hù)一個(gè)穩(wěn)定的撤架通道，需要在停采線前，支架頂梁與頂煤之間鋪設(shè)金屬網(wǎng)，以防撤架過程中頂板冒漏和支架后方脫網(wǎng)竄矸(煤)。綜放工作面末采撤架通道及其支護(hù)狀態(tài)斷面示意圖見圖1，可得出末采不放煤寬度L1的計(jì)算式:

圖1 末采撤架通道與鋪網(wǎng)狀態(tài)示意圖

在圖1和式1中，S為撤架通道寬度，取3 m;M為液壓支架頂梁水平長度，取3.7 m;β為支架掩護(hù)梁傾角與頂/底板間的夾角，取65°;H為采煤機(jī)采高，取3 m;a為液壓支架掩護(hù)梁、尾梁和插板長度之和，a=H·(sinβ)－1=3.3 m;b為液壓支架掩護(hù)梁、尾梁和插板長度的水平投影，b=H·(tanβ)－1=1.4 m;c為頂煤/板壓網(wǎng)長度，取1 m.

根據(jù)上述參數(shù)由式(1)計(jì)算得，末采不放頂煤的寬度為9.1 m，即當(dāng)工作面煤壁距停采線9.1 m時(shí)，停止放頂煤。

2.2 末采鋪頂網(wǎng)位置

根據(jù)采高H和支架后方放網(wǎng)角β，由式(2)可得，當(dāng)工作面煤壁距停采線11 m時(shí)，開始在支架頂梁上鋪金屬網(wǎng)。

2.3 末采鋪鋼絲繩位置

為確保支架頂梁上方和回撤通道上方對頂煤的良好托承作用，沿回采工作面全長平行工作面煤壁鋪設(shè)頂板鋼絲繩，頂板鋼絲繩的直徑d=18.5 mm.距停采線6.6 m時(shí)鋪設(shè)第1道鋼絲繩，鋼絲繩的排距等于循環(huán)進(jìn)度0.8 m，共鋪設(shè)9道鋼絲繩，最后一道鋼絲繩距停采煤壁0.2 m，見圖2.

圖2 末采撤架通道與支護(hù)平面布置圖

2.4 末采打錨桿、錨索位置

為確?；爻吠ǖ赖陌踩?，在停止拉架后鋪設(shè)的每排頂板鋼絲繩下打頂板錨桿，錨桿間距與支架中心距1.5 m相一致，錨桿排距與鋼絲繩排距0.8 m相一致，共打4排頂板錨桿。前3排頂板錨桿與頂煤表面垂直，最后1排頂板錨桿距停采煤壁0.2 m，并向煤壁前方傾斜20°.在停止拉架后鋪設(shè)的第1排和第3排鋼絲繩下增加錨索，錨索間距3 m，排距1.6 m，共打2排錨索在停采煤壁上打護(hù)幫錨桿，護(hù)幫錨桿排距1.5 m，間距1 m，上部錨桿距頂板0.4 m，并向上傾斜20°，下部錨桿距底板0.6 m，垂直煤幫，見圖2.

2.5 撤架通道上下端頭的維護(hù)

撤架通道形成后，在回風(fēng)巷與撤架通道交叉點(diǎn)處打鎖口錨索，錨索間距2 m，排距2 m，錨索直徑17.8 mm，錨索長度7 200 mm.

2.6 撤架絞車硐室

撤架通道完成后，為滿足拖運(yùn)支架和煤溜需要，在回風(fēng)巷煤柱側(cè)打2個(gè)絞車硐室，規(guī)格為寬×高×深=2 500 mm×2 000 mm×4 500 mm.兩硐室中心線分別與工作面前后運(yùn)輸機(jī)中心線重合。絞車鋼絲繩直徑24.5 mm.

3 撤架通道的形成

當(dāng)工作面煤壁推進(jìn)距停采線3 m、支架后方金屬網(wǎng)落地被冒落的頂煤和矸石壓住1 m時(shí)，所鋪設(shè)的5根鋼絲繩均處于支架頂梁上方，此時(shí)停止拉架，準(zhǔn)備形成回撤通道，即再向前推進(jìn)4個(gè)循環(huán)就是停采煤壁。

推移刮板輸送機(jī)一般仍采用支架自帶的推移千斤頂進(jìn)行，當(dāng)推移千斤頂行程不足時(shí)，可用道木、木板梁等配合單體柱進(jìn)行，單體柱推溜間距1 500 mm.打幫錨桿孔、聯(lián)網(wǎng)、放錨桿鋼筋梯子梁，安裝幫錨桿和回撤支架用的幫錨索。

撤架通道形成期間的臨時(shí)支護(hù):倒數(shù)第4個(gè)循環(huán)使用支架伸縮梁支護(hù)頂板，其余循環(huán)采用單體液壓柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。單體柱紅松木板梁長×寬×厚=4 000 mm×180 mm×130 mm.臨時(shí)支護(hù)完成后，鋪設(shè)鋼絲繩，打錨桿/索，然后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)割煤，下一循環(huán)臨時(shí)支護(hù)時(shí)把上一個(gè)循環(huán)的單體柱和木板梁撤掉，循環(huán)利用。

4 瓦斯巷下撤架通道的支護(hù)

為保證撤架通道能夠順利通過沿頂層布置的頂板排瓦斯，需要采取專門的支護(hù)措施:

1)確保排瓦斯尾巷下部撤架通道的高度不小于3 m.在頂層排瓦斯巷底板鋪金屬網(wǎng)加風(fēng)筒布。

2)撤架通道形成過程中，在頂層排瓦斯巷下方支架前梁鋪設(shè)每道鋼絲繩的同時(shí)，以架中心線為中心，在支架前梁上平行且緊靠每道鋼絲繩鋪設(shè)1根木板梁，板梁規(guī)格為長×寬×厚=4 000 mm×180 mm×130 mm.

3)撤架通道形成后，在頂層瓦斯巷下垂直煤壁方向放置長×寬×厚=4 000 mm×180 mm×130 mm的木板梁加強(qiáng)支護(hù)，木板梁的一頭搭在支架頂梁上(搭接長度不小于1 m)，垂直煤幫形成懸臂梁后，另一頭用單體柱進(jìn)行貼幫支護(hù)，木梁帶一小平面板梁1架2根，間距750 mm，均勻布置，單體柱與木板梁相互對應(yīng)。

5 支架回撤

5.1 撤架順序

回撤支架準(zhǔn)備工作完成后，即可進(jìn)行支架回撤。從工作面下端(運(yùn)輸巷)開始，先回撤工作面下端1#、2#和3#過渡支架，調(diào)整4#、5#支架作為掩護(hù)支架，按順序撤出中間普通支架，最后回撤上端頭115#、116#和117#過渡支架。

5.2 撤架工序

降架→拆液壓管→牽引前移→調(diào)正運(yùn)出→維護(hù)三角區(qū)→退錨索→拉掩護(hù)架。

5.3 撤架方法

將1#支架、2#排頭架、3#排頭架撤出、裝車、外運(yùn)、支護(hù)，調(diào)出4#、5#支架作為撤架時(shí)的掩護(hù)支架，再將4、5掩護(hù)架后錨索的鎖具退下，單體柱回掉，然后將其余各支架依次運(yùn)出。

拉掩護(hù)架時(shí)，先拉工作面煤壁側(cè)的4#架，再拉老空側(cè)的5#架，4#掩護(hù)架要始終超前5#掩護(hù)架1 000 mm左右，兩掩護(hù)架均要升緊，保持接頂有力，老空側(cè)的5#架嚴(yán)禁拉到待撤支架前方，掩護(hù)架移動步距1 500 mm.

5.4 三角區(qū)維護(hù)

為了便于支架調(diào)架順利進(jìn)入撤架通道，三角區(qū)內(nèi)采用4排單體柱支護(hù)，排距1 500 mm，柱距800 mm.每撤出1架，回掉1排，及時(shí)支到撤出支架后形成的空頂區(qū)。

5.5 裝 架

當(dāng)工作面支架撤出原位置調(diào)正后，用拖架絞車將支架沿底板牽引至回風(fēng)巷。在牽引過程中，若支架受阻，要立即停止?fàn)恳?，查明原因后方可繼續(xù)牽引。距裝架平臺15 m處安裝22 kW回柱絞車，用于裝架。

6 結(jié)論

經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用分析可知:3405工作面采用該末采方案后，相較于早期其它工作面的末采過程，末采損失量有明顯降低，撤架工藝改進(jìn)后，使得支架及其他機(jī)電設(shè)備快速安全回撤出工作面，最重要的是達(dá)到了末采過程中提高頂煤回收率的目的。

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