九里山礦綜采工作面回撤技術應用與實踐

郝英劍

(河南能源化工集團焦作煤業(集團)有限責任公司九里山礦， 河南 焦作市 454000)

近年來隨著煤礦開采技術水平的提高，綜采工作面設備大型化和智能化的趨勢越來越大，大型液壓支架的回撤工藝需要不斷改進和完善。神東礦區大力推行輔巷多通道搬家技術，具有搬家速度快、費用低、安全高效等特點，取得了良好的經濟效益[1-2]；傳統的綜采工作面設備搬遷沿用軌道式輔助運輸的方式，運輸環節多、系統復雜、安全性差[3]。其中在綜采工作面搬遷中，支架回撤是整個回撤工作的重點，支架大而笨重，如何快速實現“抽架-轉架-拖架-裝架-運架”是影響搬遷進度的關鍵環節，如何在保證工作面頂板安全的前提下快速回撤支架，縮短工作面搬遷周期，滿足工作面正常接替是工作面回撤的關鍵[4-7]。就九里山礦目前的工藝、技術和裝備水平，主要還是采用傳統的絞車抽架、拖架和利用定滑輪(或單體柱)調向、裝車的方式回撤支架，存在跳繩、擺繩和斷繩等諸多的安全隱患，勞動強度大、速度慢、效率低。針對目前的方法，形成了一套完整的回撤技術方法。

1 回撤通道支護技術

目前主要采用單通道單翼回撤工藝，該工藝巷道施工量少，回撤工藝單一，工作面支架被從尾部或頭部開始依次從主運巷道撤出。九里山礦針對不同的地質條件，回撤通道的支護方式主要有兩種：一種是頂板采用錨網+w鋼帶，煤壁使用錨網+皮帶支護；另一種是頂板采用π鋼梁+單體柱支護，煤壁使用單體柱打護幫柱，用塑料網和荊棍裱褙頂幫。頂板穩定圍巖條件好的情況下使用錨網支護，頂板和圍巖條件較差時采用π剛梁+單體柱支護。

1.1 錨網+W鋼帶

(1) 頂板采用W鋼帶配合錨桿進行支護，W鋼帶沿頂板傾向布置，布置三列W鋼帶，頂板W鋼帶長4400 mm。每排W鋼帶之間留設不大于400 mm的間距。錨桿必須打設在W鋼帶孔內。西幫采用錨桿配合木磚點錨進行支護。

(2) 頂板錨桿采用Ф20 mm×2400 mm的高強樹脂錨桿，錨桿間排距為1000 mm×900 mm，誤差均為±100 mm。錨桿托盤規格為：150 mm×150 mm×10 mm。西幫錨桿采用Ф18 mm×1800 mm的普通螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為800 mm×800 mm，誤差均為±100 mm。錨桿托盤規格為：120 mm×120 mm×10 mm。

(3) 頂板錨桿孔深度均為2350 mm，偏差均<50 mm，西幫錨桿孔深度均為1750 mm，偏差均<50 mm，錨桿必須打在W鋼帶設計的錨桿孔內。錨桿外露長度為10～40 mm(指螺帽外)。

(4) 錨桿采用端頭錨固方式，即每根錨桿使用兩支錨固劑錨固，孔底一支錨固劑(紅色)型號為MSCK2340，另外一支錨固劑(白色)型號為MSZ2340。頂板錨桿錨固力設計值不小于64 kN,錨桿扭矩設計值不小于150 N·m。西幫錨桿錨固力設計值不小于40 kN,錨桿扭矩設計值不小于120 N·m。

(5) 頂板裱褙金屬菱形網，規格為：1500 mm×1400 mm，網與網之間使用鉛絲連接牢固。西幫裱褙塑料網，網與網要扣扣相連，空幫空頂的地方必須裱嚴褙實，嚴禁出現空幫空頂現象。

1.2 π鋼梁+單體柱支護

使用這種回撤通道的支護方式主要適用于圍巖條件不好，頂幫不能為錨桿提供著力點的圍巖條件，回架通道必須鋪設鋼筋網防止頂板掉矸傷人。九里山礦使用的支架型號為ZF6800/20/38型支架，支架間距為1.5 m，使用π鋼梁+單體柱支護時每架架設兩排π鋼梁+單體柱，π鋼梁一端使用液壓支架前梁進行支撐，另一端和中間使用單體柱支護，單體柱柱根必須墊鐵鞋，支柱吃勁有力，煤壁不允許空幫，以防止發生片幫傷人事故。

2 液壓支架回撤方法

液壓支架回撤主要是回撤空間維護和支架回撤方法的問題，液壓支架回撤出來以后頂板空間需要進行支護，防止頂板掉矸下沉，為安全回撤液壓支架提供安全可靠地空間。工作面回采結束前，需要在工作面頂板上雙層網和貫穿切眼的鋼絲繩，主要是防止頂板掉矸和頂板發生大面積冒頂事故。

目前主要有兩種維護方式：一種是回架空間沿走向采用π型鋼梁+單體柱維護頂板空間，一架架設兩棚，隨著液壓支架的回出，及時交替回撤π型鋼梁+單體柱支護維護頂板(見圖1)。一種是使用掩護式支架控制回架空間，使用掩護支架維護頂板時操作簡單、頂板條件好，不易發生冒頂等頂板事故。回撤空間管理的薄弱環節是防止頂板大面積來壓造成掩護架死架或回撤空間坍塌發生頂板事故。工作面液壓支架通過安裝的回柱絞車來進行回撤，在進行液壓支架回撤過程中的薄弱環節主要是絞車鋼絲繩被拉斷，鋼絲繩回彈導致傷人事故。

3 工程實踐

16042綜采工作面位于九里山礦16采區西翼上部，為二分層工作面，頂板為再生頂板，北部為已回采的16022工作面(已結束回采)，南部為16061運輸底抽巷(未回采)實體煤，東部為16采區下山保安煤柱，西部為F16-3斷層。根據16042工作面的頂板和鄰近條件，選擇合適的回撤通道支護方式和回撤方法對快速回撤至關重要。

3.1 回撤通道支護

16042工作面為底分層工作面，頂板為再生頂板，回撤通道使用單體柱配合π鋼梁支護頂板。采用DW28-250/100型單體液壓支柱配長2.4 m的π型鋼梁沿走向支護頂板，一梁二柱，迎山450±50 mm，新老巷戧度200±100 mm，排距750±100 mm。π型鋼梁采空區側必須伸到支架前梁上，長度不小于200 mm；所打支柱必須吃緊有力，并墊鐵鞋，初撐力不少于90 kN,并掛好防倒鏈，頂板鋪設菱形網，煤墻用塑料網裱幫嚴實，褙頂不少于4根荊棍、裱幫不少于4根荊棍。

機頭或機尾采用DW28-250/100型單體液壓支柱配長3.6 m的π型鋼梁沿走向支護頂板，一梁二柱，迎山450±50 mm，新老巷戧度200±100 mm，排距750±100 mm，采高2500±100 mm。π型鋼梁采空區側伸入支架前梁上，長度不小于200 mm。支護示意如圖1所示。

圖1 回撤通道支護

3.2 液壓支架回撤技術

由于16042鄰近回采結束時底板為砂巖硬巖，工作面切眼上部頂板條件較差，但是工作面高度較高，回撤液壓支架采用掩護架控制頂板。液壓支架通過切眼內安裝的1#回柱絞車配合導向輪將液壓支架抽出，變向后立即使用4 m木頭臨時維護頂板，然后通過絞車移動掩護支架及時支護頂板，工作面支架通過2#絞車回撤到下出口，通過對拉絞車將液壓支架裝上裝車平臺進行后續的運輸工作，回撤示意如圖2所示。

圖2 液壓支架回撤

4 結 論

在選擇回撤通道支護方法時，應當考慮巷道周邊的圍巖環境，在開采頂分層時，頂板為原生頂板條件較好，回撤通道適用于錨網支護；對于底分層開采時，頂板為頂分層的再生膠結頂板，往往比較破碎，回撤通道適用于采用π型鋼梁和單體柱支護頂板，頂幫必須用網和荊棍褙嚴褙實。在頂板圍巖和開采條件穩定時，采用掩護支架交替前移回撤液壓支架；在頂板圍巖條件不穩定時，采用π鋼梁+單體柱支撐回撤空間頂板，逐排交替回撤維護回撤空間。

參考文獻：

[1]劉加旺，姚有利.綜采工作面回撤通道圍巖運動及其礦壓顯現規律研究[J].煤炭工程，2009，41(9):54-57.

[2]朱拴成，周海豐.神東礦區7 m大采高綜采關鍵技術研究[J].煤礦開采，2014,19(49):38-41.

[3]張國棟，尹 福.綜采工作面液壓支架安全回撤工藝研究[J].煤炭科學技術，2012，40(8):14-17.

[4]馬 震，楊月飛.綜采工作面液壓支架作為掩護支架快速回撤技術研究[J].煤炭工程，2013，45(4):38-40.

[5]李永剛，慕 楊.綜采快速回撤技術方法[J].煤炭技術，2006，25(5)：117-118.

[6]范 凱.薄煤層軟底綜采大功率設備快速回撤技術研究[J].煤炭技術，2008，27(5)：58-60.

[7]冉星什.綜采工作面收尾回撤安全貫通技術研究[J].煤炭工程，2009，41(4)：57-59.